La caccia alla molecola è aperta

Una nuova tecnologia si affaccia nel panorama della diagnostica non solo medica; sono i biosensori, dispositivi in grado di rilevare la presenza di batteri, virus e molecole. La struttura generale è costituita da un elemento biologico fissato su un substrato in grado di trasformare la reazione biologica che avviene tra l'elemento biologico e il bersaglio ricercato, in un segnale rilevabile, in altre parole un trasduttore. La reazione biologica, altamente specifica, può avvenire, per esempio, tra l'enzima e il substrato, tra l'anticorpo e l'antigene, tra il recettore e l'ormone.
L'ampio spettro di reazioni impiegate e l'elevata sensibilità e selettività rendono i biosensori idonei a molteplici settori di applicabilità.
Eccone alcuni esempi.

Fresco davvero?

I controlli sulla freschezza degli alimenti, in particolare del pesce, potrebbero avvalersi dei biosensori per verificare la presenza di tossine o agenti patogeni. Un'equipe francese ha elaborato un dispositivo costituito da anticorpi specifici fissati al trasduttore in grado di generare onde elettromagnetiche. Quando avviene la reazione tra anticorpo e antigene bersaglio (virus, batteri, molecole), si verifica una modificazione dell'onda che si trasforma in un segnale elettrico facilmente rilevabile. Il controllo sanitario negli allevamenti si potrà effettuare in tempo reale con un dispositivo miniaturizzato e monouso.

Il cerca-molecole

L'impiego in campo medico trova spazio nel dosaggio di molecole usate nella diagnostica. In questo caso il biosensore è costituito da un substrato trasduttore la cui superficie è ricoperta da più stati di una sottile pellicola su cui si "accatastano" gli enzimi.
Gli enzimi vengono fissati grazie un "ponte" costituito da due molecole (avidina e biotina) fortemente legate tra loro. Se la molecola enzimatica è, per esempio, la glucosio ossidasi sarà possibile dosare il glucosio: il trasduttore rivela che la reazione biochimica è avvenuta dando origine a un segnale elettrico che viene registrato.
Se l'enzima immobilizzato è invece la superossidodismutasi si misura la concentrazione dello ione superossido, uno dei prodotti finali della degradazione del metabolismo cellulare dell'ossigeno.
Si può diagnosticare anche la presenza di urea nei sieri biologici, in questo caso l'enzima agisce dividendo la sostanza nei suoi costituenti, tra cui lo ione ammonio. La liberazione di questi ioni provoca una variazione di pH che attiva un trasduttore chemiosensibile. Questo dispositivo è attualmente in fase di industrializzazione e costituirà uno strumento prezioso per l'emodialisi renale.
Usando altri tipi di trasduttori (fibre ottiche o quarzi) è oggi possibile procedere al rilevamento ottico degli anticorpi della tossina del colera con una notevole sensibilità.
I vantaggi

Con dispositivi di questo tipo si possono realizzare diagnosi e misurazioni in tempo reale, con ingombri minimi e facilmente interpretabili. Sono quasi sempre monouso, in alcuni casi riutilizzabili per un certo periodo di tempo e assicurano la riproducibilità delle misurazioni. Alcuni biosensori sono già in uso e commercializzati (kit di diagnosi immunologica, biosensori per monitorare la qualità delle acque) altri ancora in fase di sviluppo o in attesa di trovare partnership commerciali e industriali.

Simona Zazzetta
Fonte

Comunicato stampa: I biosensori: dalla ricerca francese interessanti applicazioni nel campo della sanità e dell'agricoltura bio.