Gli scienziati inventano il test COVID-19 per la casa utilizzando le capsule della macchina da caffè

Le macchine Nespresso, che erogano caffè espresso e caffè da capsule di caffè, possono essere utilizzate per i test covid.
Le macchine Nespresso, che erogano caffè espresso e caffè da capsule di caffè, possono essere utilizzate per i test covid.
Manu Padilla / Shutterstock 

Il passaggio al lavoro da casa ha avuto le sue sfide per tutti noi, ma quando il tuo lavoro prevede la ricerca di applicazioni biologiche per la nanotecnologia, queste prove sono un po 'più complicate che destreggiarsi tra l'utilizzo della banda larga da parte della famiglia. Così escluso dal suo laboratorio, potresti ragionevolmente aspettarti la ricerca del chimico organico Vittorio Saggiomo, dal gruppo Bionanotechnology presso Università e ricerca di Wageningen nei Paesi Bassi, per essersi fermato.

Ma Saggiomo è un tipo creativo, fantasioso, e così ha iniziato a chiedersi se poteva fare buon uso dei comuni elettrodomestici nella lotta contro COVID-19. Più specificamente, potrebbe creare un test domestico economico e altamente sensibile per il virus? Si scopre che potrebbe. Il suo team ha ora pubblicato l'idea su un file server di prestampa, ChemArxiv. Il documento deve ancora essere esaminato da altri scienziati.

Al momento ci sono due tipi principali di test COVID-19: il test PCR e il test a flusso laterale (LFT). Il test PCR gold standard verifica la presenza del virus rilevando il suo materiale genetico noto come RNA. Ma ci sono quantità incredibilmente piccole di materiale virale in un tampone, quindi il materiale deve essere convertito in DNA e amplificato prima di poter essere rilevato. E questo è ottenuto dal "reazione a catena della polimerasi", Che è ciò che rappresenta PCR.

Il processo prevede cicli ripetuti in un intervallo di temperature compreso tra 50 ° C e 90 ° C. Durante ogni ciclo, la quantità di DNA raddoppia, quindi dopo 30 cicli è possibile creare oltre un miliardo di copie del materiale virale da un solo filamento di materiale di partenza. Il materiale amplificato viene quindi rilevato con etichette fluorescenti che si attaccano alle sequenze di DNA virale.

In quanto tale, la PCR è una tecnica altamente sensibile, ma necessita di materiali e attrezzature specialistiche per essere eseguita. Questo è il motivo per cui i test vengono inviati a un laboratorio e ci vogliono uno o due giorni per ottenere il risultato.

Il secondo test comune è il test di flusso laterale (LFT). Questi funzionano rilevando frammenti di gusci di proteine ​​virali. Incorporati nelle strisce delle LFT sono gli anticorpi che si legano al virus. Questi anticorpi sono etichettati con minuscole particelle d'oro, che appaiono rosse, permettendoti di vederle sul dispositivo di prova. Gli anticorpi marcati si accumulano su bande distinte sull'LFT a seconda che il virus sia presente o meno.

Gli LFT sono veloci, economici e facili da usare, il che li rende ideali per i test di comunità e domestici. Ma loro sono neanche lontanamente così sensibile come i test PCR, identificheranno solo le persone con elevate cariche virali. Ciò significa che molte persone infette otterranno un risultato falso negativo da tali test.


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Test CoroNaspresso

Idealmente, abbiamo bisogno di un test casalingo facile da usare come gli LFT ma sensibile come il test PCR. Un ottimo candidato è un metodo chiamato amplificazione isotermica mediata dal loop (lampada). Funziona secondo principi molto simili alla PCR, producendo più copie del materiale genetico di partenza - che puoi ottenere da un tampone - ma presenta alcuni vantaggi chiave.

Ad esempio, può essere combinato con una comoda "lettura del colore". Quando si verifica la reazione della lampada, provoca un aumento dell'acidità del campione. Ciò significa che è possibile aggiungere una sostanza che cambia colore in base al valore del pH nella miscela di reazione, fornendo un'indicazione visiva di un risultato positivo o negativo. Un altro vantaggio è che le reazioni della lampada vengono eseguite a una temperatura fissa (circa 65 ° C) invece di richiedere cicli costanti attraverso un intervallo di temperature.

Tuttavia, la lampada necessita ancora di un controllo preciso della temperatura. I sistemi di controllo della temperatura - siano essi una macchina per PCR, uno strumento a lampada o un forno domestico - sono generalmente realizzati con termostati elettronici. Tuttavia, la produzione e la spedizione di nuovi dispositivi elettronici progettati specificamente per i test delle lampade domestiche non è pratica (specialmente nel mezzo di una pandemia). Quindi Saggiomo ha cercato di trovare un modo per aggirare questo. Ha colpito con sostanze chiamate materiali a cambiamento di fase che assorbono energia (calore) quando si sciolgono e mantengono così una temperatura costante.

Dopo aver trovato una cera fatta di un tale materiale che si scioglieva esattamente alla temperatura richiesta, Saggiomo iniziò a costruire un dispositivo per ospitare i tubi di reazione della lampada e pezzi di cera. Questo poi doveva essere inserito in qualche altro materiale che potesse essere riscaldato. Si è scoperto che l'alloggiamento perfetto era fissarlo in faccia mentre preparava il suo caffè mattutino: le capsule della macchina da caffè Nespresso.

Il passaggio finale è stato quello di trovare il modo giusto per riscaldare le capsule. Dopo aver provato la lavastoviglie (funzionava ma i campioni continuavano a perdersi), il forno a microonde (guasto, perché i tubi si surriscaldavano ei coperchi si sono staccati) e le tazze piene di acqua calda (controllo della temperatura insufficiente), Saggiomo si è adagiato su una semplice padella di acqua bollente su un fornello. Il risultante dispositivo “CoroNaspresso”, testato da altri membri del team, con tamponi di sei persone, ha identificato correttamente tre casi di COVID-19 (questi avevano un colore diverso rispetto ai test negativi).

Test covido domestico.
Test covido domestico.
Tweet di @V_Saggiomo

Il test, comprese le capsule, la cera a cambiamento di fase e le fiale in cui inserire materiale genetico, sarebbe facile da produrre in milioni. Le persone potrebbero quindi eseguire il tampone per il materiale genetico a casa e riscaldare le capsule per ottenere i risultati. Questi dispositivi sono anche economici (circa 0.20 €), facili da realizzare, facili da usare e in gran parte riciclabili. Forse presto vedremo i test CoroNespresso nelle nostre case, ma non confonderli con le tue normali cialde di caffè.The Conversation

L'autore

Marco Lorch, Professore di Scienze, Comunicazione e Chimica, Università di Hull

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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