Diagnostica mobile per ridurre la perdita di maiali dovuta a malattie
Nella produzione moderna di carne, gli animali vengono spesso allevati in recinti stipati, il che li rende vulnerabili alla diffusione di malattie infettive. Ciò rende il rilevamento precoce e la vaccinazione fondamentali per limitare le conseguenze negative a livello economico e per il benessere animale. Secondo le stime, tra il 2018 e il 2021 le epidemie avranno contribuito a un calo del 10 % nella produzione mondiale di maiali, facendola diminuire da 113 a 101,5 milioni di tonnellate. In risposta a tale problema, il progetto SWINOSTICS (Swine diseases field diagnostics toolbox), sostenuto dall’UE, ha sviluppato uno strumento diagnostico per i suini veloce, preciso, mobile e utilizzabile in loco. Attualmente, il monitoraggio delle malattie prevede test effettuati in laboratorio su campioni di popolazione casuali. Il dispositivo mobile di SWINOSTICS è in grado di analizzare contemporaneamente quattro campioni per rilevare sei dei più importanti virus che colpiscono i suini: il virus della febbre suina africana, il virus della sindrome riproduttiva e respiratoria dei suini, il virus della peste suina classica, il circovirus suino di tipo 2, il parvovirus suino e il virus dell’influenza suina. I sensori possono essere riutilizzati fino a dieci volte e i risultati sono disponibili in soli 45 minuti. «Il nostro dispositivo è in grado di rivoluzionare il modo in cui vengono effettuati i controlli nel settore dei suini, in quanto può sottoporre le popolazioni a screening in modo più frequente e risulta ideale per i controlli delle importazioni e delle esportazioni alle frontiere», afferma Alessandro Giusti, direttore di ricerca e sviluppo presso l’organizzazione che ha ospitato il progetto, CyRIC.
Un’app virale
Il dispositivo si basa su un biosensore costituito da un circuito fotonico integrato (PIC, photonic integrated circuit). I PIC sono solitamente circuiti a base di silicio simili a quelli contenuti in dispositivi elettronici quali i telefoni cellulari. Nel dispositivo di SWINOSTICS, tuttavia, invece di trasmettere elettricità essi manipolano particelle di luce (i fotoni). Sulla superficie del PIC sono presenti anticorpi che contrastano il virus di interesse. Quando i campioni entrano a contatto con i biosensori PIC, qualsiasi virus eventualmente attivo si lega agli anticorpi e il dispositivo misura quindi il conseguente cambiamento nell’indice di rifrazione della luce emessa dal PIC. Queste misurazioni indicano la presenza, o l’assenza, del virus bersaglio. Il modulo di comunicazione del dispositivo avvisa quindi l’utente in merito al risultato. «Poiché riferisce i livelli virali, il sistema può essere impiegato per indicare la probabilità con cui gli animali potrebbero sviluppare la malattia o il rischio che corrono di contagiare i loro simili», spiega Giusti. Gli utenti si collegano al dispositivo di diagnostica mediante l’app di SWINOSTICS, attivando la connessione Bluetooth. Inoltre, per un’analisi dei dati dettagliata, è disponibile un’interfaccia e piattaforma basata su cloud più avanzata, rivolta a ricercatori, enti di normalizzazione e autorità pubbliche. Dopo un collaudo iniziale nel laboratorio di CyRIC, quattro versioni del dispositivo, insieme a oltre 100 sensori, sono state condivise con quattro sedi pilota in Grecia, Ungheria, Italia e Polonia con la finalità di ottenere una convalida completa. Questa fase è tuttora in corso. «I risultati raggiunti sinora sono stati molto promettenti: la sensibilità e la specificità hanno infatti entrambe superato il 70 %», aggiunge Giusti.
Verso una diagnostica autonoma
La crescente diffusione di malattie tra gli animali da allevamento minaccia la disponibilità di carne di elevata qualità, riducendo i profitti per gli agricoltori europei e incrementando al contempo i prezzi per i consumatori. Fondamentalmente, essa comporta anche un utilizzo più intensivo di antimicrobici, il che incide non solo sugli animali ma, attraverso la filiera alimentare, anche sulla salute umana. «Orientata dall’agenda One-Health, la capacità del nostro dispositivo di mantenere la salute dei suini può contribuire a risolvere queste sfide», afferma Giusti. «Più a lungo termine, riteniamo che il nostro dispositivo possa rappresentare una pietra miliare nel campo della diagnostica della salute animale completamente automatizzata per una vasta gamma di animali da allevamento.» Il dispositivo e i sensori sono ora sottoposti a studi di convalida più ampi, oltre a ulteriori miglioramenti per garantire una maggiore precisione e compatibilità con gli standard industriali prima della commercializzazione.
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