L’analisi del virus SARS-CoV-2 implica procedure complesse e tempi di attesa importanti. Il progetto MicroCoVSens mira alla realizzazione di un dispositivo portatile per il test del virus in tempo reale. Una soluzione concreta e di facile attuazione che consentirà di limitarne la diffusione attraverso diagnosi rapide ed efficaci attuabili anche da personale non specializzato. Il progetto è sostenuto dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica (FNS), nell’ambito del programma NRP 78 “Covid-19”, con un finanziamento di oltre 1 milione di franchi.
A seguito della crescente diffusione globale della pandemia Covid-19, il mondo scientifico si è mobilitato per produrre in tempi rapidi soluzioni che consentano di ridurre i contagi e contenere la propagazione del virus. Le attuali tecniche utilizzate per la diagnosi comprendono l'isolamento del virus in coltura cellulare, il rilevamento genomico attraverso l’amplificazione dell’acido ribonucleico (RNA) e i test sierologici (rilevamento di antigeni e anticorpi). In particolare, l'isolamento del virus è stato considerato dagli esperti lo standard ottimale per molto tempo; tuttavia, si tratta di una procedura lunga e complessa che si confronta con la difficoltà di far crescere e sviluppare determinate tipologie di virus.
Inoltre, questa tecnica richiede l’impiego di personale qualificato e di strutture in grado di lavorare con virus altamente patogeni, oltre alla disponibilità di sofisticate e costose attrezzature di laboratorio. Le attuali procedure di analisi impongono un iter complesso che richiede diverse ore di lavoro, l’impiego di sostanze specifiche e di personale medico specializzato. Il limite principale è dettato dal fatto che tali metodologie non possono essere impiegate presso aeroporti, stazioni ferroviarie e porti, luoghi in cui eventuali test rapidi effettuati sulla popolazione viaggiante consentirebbero l’identificazione precoce di soggetti asintomatici e potenziali vettori di contagio, contribuendo alla riduzione del tasso di propagazione del virus.
MicroCoVSens: una soluzione innovativa
Alla luce della attuale situazione e della evoluzione legata alla pandemia globale, il Dipartimento tecnologie innovative della Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana (SUPSI), il Politecnico federale di Losanna (EPFL) e l’Istituto oncologico di ricerca (IOR) affiliato all’Università della Svizzera italiana (USI), hanno unito le forze per sviluppare un progetto di ricerca congiunto che mira alla realizzazione di una soluzione diagnostica innovativa. Il progetto “Development of a microfluidic platform for real-time detection of SARS-CoV-2 virus based on multifunctional silica membrane biosensors” (MicroCoVSens), intende sviluppare un dispositivo portatile per il test in tempo reale del virus SARS-CoV-2 da campioni umani non trattati attraverso un consumo minimo di reagenti e senza requisiti di preparazione, utilizzabile in qualsiasi contesto anche da personale non specializzato. Il sistema lavora direttamente sul RNA virale attraverso un biosensore ultra-sensibile realizzato con superfici di rilevamento attive supportate da silice porosa, con l'obiettivo di rilevare in pochi minuti e in modo affidabile un minimo di 50 copie di virus in 1 mL di campioni.
Il procedimento proposto si basa su un circuito microfluidico, che come prima cosa estrae RNA da un campione di saliva. L’RNA passa poi nella zona attiva del dispositivo (coating), che presenta delle sonde di RNA complementare: se presente, la sequenza target di RNA virale viene intrappolata ed identificata attraverso la misurazione della bioimpedenza della superficie. Il procedimento complessivo dovrebbe durare all’incirca 10 minuti. Si tratta di un approccio diagnostico innovativo e alternativo che intende superare i limiti delle attuali procedure di analisi, eliminando la necessità di impiegare personale biomedico e infrastrutture di laboratorio specializzate e riducendo i tempi di diagnosi attraverso una notevole semplificazione del procedimento.
Il progetto
Sostenuto dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica (FNS) nell’ambito del programma NRP 78 “Covid-19”, con un finanziamento complessivo di 1'098'174 franchi, il progetto prenderà il via nel mese di ottobre 2020, con l’obiettivo di sviluppare il dispositivo in due anni. Il gruppo di lavoro è formato da Sandrine Gerber (Professoressa titolare e Vicedirettrice dell’ISIC presso EPFL), Igor Stefanini (Ricercatore senior e responsabile dell’area scientifica “Sistemi microtecnici di precisione” dell’Istituto Sistemi e Elettronica Applicata ISEA della SUPSI) e Francesco Bertoni (Professore titolare presso la Facoltà di scienze biomediche dell’USI, e Vicedirettore e Group leader all’Istituto oncologico di ricerca, IOR, affiliato all’USI). Collaboreranno inoltre diversi ricercatori, dottorandi e studenti Master afferenti ai tre Istituti di ricerca.
MicroCoVSens è legato a DeMoViS, progetto di ricerca finanziato dall’Agenzia svizzera per la promozione dell’innovazione (Innosuisse) che coinvolge l’Istituto ISEA del Dipartimento tecnologie innovative della SUPSI ed EPFL per lo sviluppo di una nuova generazione di kit monouso su base microfluidica