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Apr 23, 2024

Un “mini ciclone” aiuta a rilevare il coronavirus nell’aria

Gli scienziati hanno creato una macchina per il campionamento dell’aria che impiega solo pochi minuti per rilevare il virus che causa il COVID-19. Questa illustrazione 3D mostra il progetto finale proposto per quel dispositivo. Giuseppe

Gli scienziati hanno creato una macchina per il campionamento dell’aria che impiega solo pochi minuti per rilevare il virus che causa il COVID-19. Questa illustrazione 3D mostra il progetto finale proposto per quel dispositivo.

Joseph Puthussery/Università di Washington. a St. Louis

Di Tina Hesman Say

9 agosto 2023 alle 6:30

Se mai entri in una stanza e ti chiedi se il virus che causa il COVID-19 sia ancora in giro, non sei il solo. Ora c'è un dispositivo che potrebbe rispondere a questa domanda. I ricercatori hanno creato una macchina aspirante in grado di rilevare rapidamente il coronavirus.

La macchina è poco più grande di un tostapane. In soli cinque minuti, è in grado di rilevare da 7 a 35 particelle del virus SARS-CoV-2 per metro cubo (35 piedi cubi) di aria. Si tratta della stessa sensibilità dei test con tampone nasale che si basano sulla PCR, afferma Rajan Chakrabarty. È uno scienziato dell'aerosol presso la Washington University di St. Louis, Missouri.

Il suo team ha descritto la sua innovazione il 10 luglio su Nature Communications.

Una sfida affrontata dal team è stata quella di raccogliere abbastanza aria per concentrare le particelle di coronavirus. I sistemi precedenti sviluppati da altri aspiravano da due a otto litri (quarti) di aria al minuto. Questo campionatore aspira 1.000 litri al minuto.

Per intrappolare il virus, dice Chakrabarty, il suo team ha creato “un ciclone artificiale all’interno del campionatore”. Una volta dentro, l'aria si mescola con il liquido in un vortice frenetico. Questa azione ciclonica scaglia il liquame contro la parete del rilevatore. Tutti i virus ora si concentreranno lì.

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Un filtro HEPA collegato al dispositivo rimuove eventuali virus presenti nell'aria non catturati nel liquido. Dopo cinque minuti dalla raccolta, il sistema pompa il liquido ricco di virus verso un biosensore.

Quel sensore ha un elettrodo collegato a una proteina specializzata del sistema immunitario prodotta dai lama e dai loro parenti. Conosciuto come nanocorpo, combatte le infezioni come fanno gli anticorpi umani. Ma questa proteina è più piccola e un po’ più resistente.

Il nanocorpo cattura la proteina “spike” su qualsiasi coronavirus in transito. L'elettricità scorre dall'elettrodo attraverso il nanobody e la proteina spike. Ciò fa sì che un particolare amminoacido – un elemento costitutivo della proteina spike – perda elettroni. La loro perdita provoca una variazione di tensione. E questo segnala che la SARS-CoV-2 è presente.

Il team della Washington University ha posizionato il dispositivo negli appartamenti di due volontari. Ciascuno aveva un’infezione confermata da COVID-19. Ciò consentirebbe al team di testare la capacità dello strumento di rilevare il virus in condizioni reali.

E ha rilevato “anche le tracce di virus rilasciate dai pazienti”, afferma Chakrabarty. Quando collocato in una sala conferenze vuota e ben ventilata, il dispositivo non ha rilevato virus.

"Hanno dimostrato che funziona", afferma Linsey Marr. È una scienziata dell'aerosol alla Virginia Tech di Blacksburg. Questo nuovo sistema può “rilevare [il] virus a livelli bassi di cui saremmo preoccupati nell’aria”, afferma. Nell'ambito dello studio su come si diffondono i germi, il team di Marr sta anche sviluppando un rilevatore di virus.

Rimangono alcune sfide. Innanzitutto, il nuovo dispositivo è rumoroso, quanto un aspirapolvere o un telefono che squilla. Le persone potrebbero trovarlo tollerabile per un breve periodo. Ma è troppo rumoroso, dice Marr, per correre senza sosta in un'aula o in un ufficio.

Anche il sistema è costoso. Chakrabarty afferma che il costo per costruirne uno in un laboratorio di ricerca varia dai 1.400 ai 1.900 dollari.

Le versioni commerciali potrebbero essere troppo costose per l’uso domestico, afferma Marr. Ma pensa che ospedali, aeroporti e altre aree pubbliche potrebbero trarne vantaggio. Potrebbe essere possibile collegare i dispositivi alla fornitura d'aria per i sistemi che riscaldano, raffreddano e ventilano gli edifici. Tali sistemi potrebbero quindi aumentare il flusso d’aria e la filtrazione quando viene rilevato il virus.

Nel frattempo, Chakrabarty sta già pensando ai prossimi passi per il dispositivo della sua squadra. Spera di aggiungere nanocorpi di lama per rilevare anche altri virus presenti nell'aria, come quello che causa l'influenza.