La lotta alle patologie tumorali e non solo passa anche e soprattutto attraverso una diagnosi sempre piu’ precisa e precoce. Negli ultimi anni vi e’ stato un crescente interesse per lo sviluppo di sensori sempre piu’ sofisticati, in grado di rilevare in maniera semplice, veloce ed affidabile, biomarcatori, come molecole, proteine e cellule. A questa esigenza risponde il nuovo nanosensore in fibra che rendera’ piu’ semplici ed economici i dispositivi basati sulla spettroscopia Raman amplificata da superfici (Sers). Frutto della collaborazione tra diversi istituti del Consiglio nazionale delle ricerche – Istituto di biochimica e biologia cellulare (Cnr-Ibbc) di Napoli, Istituto di scienze e tecnologie chimiche “G. Natta” (Cnr-Scitec) di Milano e Istituto per le scienze applicate e i sistemi intelligenti (Cnr-Isasi) di Napoli – l’Universita’ del Sannio ed il Centro Regionale Information Communication Technology della Regione Campania (CeRiCT), la nuova tecnologia e’ descritta sulla rivista Sensors and Actuators B.
“Combinando la spettroscopia Raman con l’impiego di materiali metallici nanostrutturati e’ possibile identificare, in maniera sensibile, molecole chimiche e biologiche in una vasta gamma di settori. La tecnica, nonostante l’elevata sensibilita’ e specificita’, ha avuto pero’ una limitata diffusione a livello commerciale poiche’ i materiali necessari per eseguire il rilevamento sono abbastanza costosi e complicati da produrre”, spiega Stefano Manago’, ricercatore del Cnr-Ibbc e primo autore dell’articolo. “La tecnologia sviluppata, un substrato Sers depositato sulla punta di una fibra, e’ unica e potenzialmente rivoluzionaria. Ci permette di identificare e misurare velocemente sistemi biologici di dimensioni diverse: molecole, proteine e cellule”.
Il substrato Sers e’ assemblato sulla punta della fibra nel laboratorio di Polymer Optoelectronics & Photonics diretto da Francesco Galeotti, Cnr-Scitec, attraverso l’uso di nanosfere di polistirene strettamente impacchettate e ricoperte d’oro.
“L’impacchettamento delle biglie, le loro dimensioni ed eventuali trattamenti chimici rendono il sistema versatile e adattabile alla dimensione e alla forma del campione da rivelare. Una tecnica molto efficace e poco costosa”, precisa Manago’ “Quando si deve rivelare la presenza di proteine o cellule presenti a bassissime concentrazioni nel campione, come ad esempio il sangue di un paziente, il segnale Raman deve essere amplificato in maniera estrema, ma e’ altrettanto cruciale adattare la nanostruttura metallica alle dimensioni del campione che si vuole rivelare, ed e’ la combinazione di questi due fattori che rende il sensore sviluppato estremamente promettente”, prosegue Andrea Cusano, professore ordinario presso il Dipartimento di ingegneria dell’Universita’ del Sannio e coordinatore del Polo di optoelettronica e fotonica presso il CeRICT.
“Le dimensioni e la distanza tra le nanoparticelle possono essere controllate in maniera semplice e non costosa e direttamente sulla punta della fibra, consentendo l’impiego del sensore, ad esempio, per l’identificazione di proteine o cellule del sangue (come i globuli rossi)”, afferma Anna Chiara De Luca, coordinatore del Laboratorio di biofotonica presso Cnr-Ibbc, tra gli ideatori dello studio. “Le capacita’ di elevata sensibilita’ e specificita’ raggiunte con il biosensore sviluppato saranno ora testate per via endoscopica con notevoli implicazioni in medicina, ed in particolare per applicazioni diagnostiche in situ”. Lo studio e’ stato realizzato grazie al supporto della fondazione Airc (Associazione italiana ricerca sul Cancro), della Regione Campania e del Ministero dell’universita’ e della ricerca.
