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Nature Communications volume 14, numero articolo: 3692 (2023) Citare questo articolo

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La sorveglianza in tempo reale del virus SARS-CoV-2 nell’aria è una lacuna tecnologica che è sfuggita alla comunità scientifica dall’inizio della pandemia di COVID-19. Le tecniche di campionamento dell’aria offline per il rilevamento della SARS-CoV-2 soffrono di tempi di consegna più lunghi e richiedono manodopera qualificata. Qui presentiamo un monitor della qualità dell’aria (pAQ) patogeno prova di concetto per il rilevamento diretto in tempo reale (risoluzione temporale di 5 minuti) degli aerosol SARS-CoV-2. Il sistema integra sinergicamente un campionatore d'aria a ciclone umido ad alto flusso (~1000 lpm) e un biosensore microimmunoelettrodico ultrasensibile basato su nanobody. Il ciclone umido ha mostrato prestazioni di campionamento dei virus paragonabili o migliori rispetto ai campionatori disponibili in commercio. Esperimenti di laboratorio dimostrano una sensibilità del dispositivo del 77–83% e un limite di rilevamento di 7-35 copie di RNA virale/m3 di aria. Il nostro monitor pAQ è adatto per la sorveglianza del punto di necessità delle varianti SARS-CoV-2 in ambienti interni e può essere adattato per il rilevamento multiplex di altri agenti patogeni respiratori di interesse. L’adozione diffusa di tale tecnologia potrebbe aiutare i funzionari della sanità pubblica ad attuare misure rapide di controllo delle malattie.

La pandemia della malattia da coronavirus 2019 (COVID-19), iniziata nel dicembre 2019, affligge ancora i paesi di tutto il mondo, con l’Organizzazione Mondiale della Sanità che ha segnalato oltre 1,7 milioni di nuovi casi confermati a livello globale durante la prima settimana di gennaio 20231. La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS -CoV-2) il coronavirus causa questa malattia e si diffonde attraverso le goccioline respiratorie espulse dalle persone infette durante la tosse, gli starnuti, la respirazione e il parlare. La trasmissione per via aerea è riconosciuta come una delle vie di infezione predominanti2,3, da qui il rapido tasso di infettività e la natura virulenta della malattia. Per combattere questa rapida diffusione, i governi di tutto il mondo hanno adottato politiche come la mascheratura obbligatoria negli spazi pubblici, la messa in quarantena delle persone infette e il distanziamento sociale per contribuire a ridurre il rischio di trasmissione aerea. Tuttavia, tali misure di controllo hanno avuto un impatto negativo sulla vita quotidiana, con conseguenze quali restrizioni sui viaggi aerei, diminuzione delle attività fisiche, restrizioni sui grandi incontri sociali e chiusura di scuole e uffici. Molti paesi hanno impiegato quasi 2 anni per riprendere le normali attività. Tuttavia, il timore dell’infezione e la rapida recrudescenza periodica della malattia, ad esempio, alla fine di dicembre 2022 in Cina4, evidenzia l’impreparazione anche delle nazioni più grandi nel combattere la diffusione atmosferica di agenti patogeni. L’indisponibilità di protocolli di rilevamento delle infezioni a livello di comunità rapidi e convenienti è stato un fattore limitante per i politici nell’implementazione di strategie tempestive di mitigazione della trasmissione di COVID-19. Un dispositivo di sorveglianza non invasivo in tempo reale in grado di rilevare gli aerosol SARS-CoV-2 direttamente nell’aria è una potenziale soluzione per le strategie di gestione delle infezioni e la ripresa delle normali attività.

Le tecniche di campionamento dell'aria offline sono comunemente utilizzate per il rilevamento di aerosol virali, in cui la raccolta e l'analisi dei campioni vengono eseguite in due fasi: in primo luogo, gli aerosol virali vengono raccolti utilizzando campionatori di bioaerosol autonomi, dopodiché i campioni vengono trasportati in un laboratorio per ulteriori analisi. Studi recenti hanno utilizzato tecniche di campionamento dell'aria offline come particelle basate sulla crescita di condensa in campionatori liquidi (PILS), PILS basati su ciclone a pareti umide e campionamento con filtro, seguiti dal rilevamento del virus utilizzando la reazione a catena della polimerasi quantitativa a trascrizione inversa (RT-qPCR) per rilevare la presenza di RNA SARS-CoV-2 nell'aria all'interno degli ospedali5,6,7,8,9, dei centri commerciali10, dei trasporti pubblici10, degli ambienti residenziali11 e persino dell'aria esterna12,13. Sebbene questi risultati sottolineino l’importanza di un metodo di sorveglianza per rilevare i virus presenti nell’aria e controllare la diffusione dell’infezione, questi metodi offline hanno tempi di risposta lunghi (1-24 ore), richiedono manodopera qualificata e non forniscono informazioni in tempo reale, che È necessario adottare misure di controllo rapide per gestire la diffusione aerea del virus.