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Un laboratorio in un chip

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Un chip ottico portatile, che può analizzare campioni biologici, è stato realizzato dai ricercatori europei della Nemoslab grazie ai finanziamenti dell’UE. Il chip è un vero e proprio laboratorio in grado di rilevare nel sangue ormoni, marker tumorali e Dna.

Gran parte della medicina moderna si basa sulle analisi del sangue per rilevare la presenza di molecole chiave che confermano la presenza di una specifica malattia o di altri disturbi. I campioni devono essere inviati a un laboratorio e possono passare diversi giorni prima che il risultato sia pronto.

Non sarebbe più pratico un risultato disponibile nel giro di pochi minuti mentre il paziente è ancora lì con il medico? Questo è l’obiettivo che si è voluto raggiungere sviluppando un sistema integrato capace di rilevare in un campione diverse molecole.

La novità è quella di combinare le  tecnologie del silicio o altri dei semiconduttori  con i biotest” spiega il coordinatore del progetto Dott. Konstantinos Misiakos del Centro Nazionale di Ricerca Scientifica ad Atene.

La tecnica utilizzata si basa sull’attività ottica dei semiconduttori per riconoscere la presenza di determinate molecole biologiche. La luce passa attraverso un filtro di nitruro di silicio – un sottile tubo rettangolare di circa 8 micrometri di larghezza e 0,15 micrometri di spessore – a un rivelatore che lo trasforma in un segnale elettrico.

Il filtro è rivestito con una sonda molecolare in grado di riconoscere le molecole bersaglio legandosi ad esse. Come sonda si può utilizzare un anticorpo che si lega con una specifica proteina, o una parte del DNA che si lega con un filamento complementare presente nel campione .

Il campione, di norma il siero di sangue, attraversa il chip sopra il filtro. Quando una molecola target nel campione si lega alla superficie del filtro ottico, ne modifica le proprietà e perciò la quantità di luce che arriva al rivelatore cambia. Questo è l’evento che genera il segnale.

Ogni chip contiene nove filtri che sono esposti al campione contemporaneamente e perciò può fare fino a nove analisi. I segnali sono poi elaborati e i risultati sono pronti nel giro di pochi minuti dall’introduzione del campione.

Uno dei partner che collabora alla ricerca, un centro di cura dell’infertilità di Dortmund, è interessato a utilizzare il dispositivo per controllare i livelli di ormone nel sangue nelle donne in cerca di un bambino attraverso la fecondazione in vitro. Il dispositivo può analizzare nove diversi ormoni contemporaneamente. Allo stato attuale, le donne devono per recarsi in ospedale ogni giorno per le prove, con il chip potrebbero fare le analisi a casa.

Il progetto ha inoltre sviluppato una serie di sonde per l’individuazione del gene BRCA1, che è associato con il cancro al seno e alle ovaie. Diverse mutazioni del gene possono essere rilevate contemporaneamente.

Le applicazioni possibili sono molte e non solo nell’ambito della medicina. Le dimensioni del dispositivo lo rendono ideale per il monitoraggio ambientale nelle analisi delle acque e in materia di sicurezza alimentare.

Sebbene i risultati siano promettenti, è troppo presto per procedere alla commercializzazione. É necessario lavorare ulteriormente su alcuni aspetti: non si può usare direttamente una goccia di sangue per ottenere i risultati. Esso deve essere trattata (bisogna utilizzare il siero). Miglioramenti riguardano anche le componenti elettroniche per renderle più compatte, e bisogna risolvere la questione della stabilità a lungo termine delle sonde molecolari.

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