Microsistemi di diagnosi basati su sensori elettrochimici innovativi

I sistemi METP (Miniaturized Electron Transfer Protein) sono composti altamente innovativi, a basso peso molecolare, formati da ioni metallici redox-attivi, complessati a peptidi che possono riprodurre efficientemente le proprietà di trasferimento elettronico delle proteine naturali ad alto peso molecolare ed essere funzionalizzati con un elemento di riconoscimento, un antigene, un inibitore enzimatico, un agonista o un antagonista recettoriale, un peptide che lega il DNA, etc.

Quando uno specifico analita (anticorpo, enzima, recettore, DNA, etc.) si lega all'elemento di riconoscimento si osserva una variazione del potenziale redox della METP dovuta al fatto che la distribuzione di cariche intorno al centro metallico è influenzata dal legame. Quindi la rivelazione di un analita bersaglio può essere effettuata attraverso misure del potenziale redox del sistema METP. 

La tecnologia basata sull’utilizzo dei METP, sviluppata da BioTekNet presso il Dipartimento di Chimica dell’Università Federico II (responsabile scientifico Prof. Vincenzo Pavone), risolve il problema della rivelazione e del riconoscimento di molecole biologiche, senza la necessità che queste siano preventivamente marcate. Essa è particolarmente adatta per saggi ad elevate prestazioni e diagnosi multiple.

Il principale punto di forza della tecnologia risiede nell’integrazione diretta del trasduttore del segnale all’interno dell’elemento di riconoscimento che consente la rivelazione diretta dell’analita in un saggio di tipo non-competitivo e senza alcuna necessità di impiegare traccianti. La tecnologia ha, pertanto, il vantaggio unico di consentire una facile rivelazione diretta dell’analita, mediante semplici misure elettrochimiche.

Il legame dell’analita all’elemento di riconoscimento legato al sistema METP è direttamente monitorato attraverso la variazione del potenziale redox del centro metallico presente nella proteina sintetica.

La tecnologia METP è particolarmente adatta per saggi ad elevate prestazioni e diagnosi multiple e consente la realizzazione di biosensori che sono costituiti da una collezione di microcelle (siti di test miniaturizzati) sistemati su di un substrato solido in grado di realizzare un elevato numero di prove contemporaneamente per ottenere velocità di throughput superiori nelle analisi. Come un microprocessore, un sistema di analisi di questo tipo può eseguire un numero elevatissimo di operazioni al secondo (migliaia di reazioni biologiche).

I biosensori basati sui sistemi METP hanno un ampio spettro di applicazioni:

  1. monitoraggio ambientale, per la rivelazione di inquinanti nella biosfera;
  2. studi di nuovi farmaci, per uno screening rapido di composti ottenuti mediante librerie di chimica combinatoriale;
  3. salvaguardia dei consumatori, per la determinazione di sostanze xenobiotiche o agenti patogeni nella catena alimentare e per la tracciabilità dei componenti di alimenti lungo la catena alimentare, dal produttore al consumatore;
  4. controllo di qualità di prodotti e processi;
  5. salvaguardia della salute, in quanto la tecnologia potrà sostituire i saggi attualmente usati e basati sull’uso di radionuclidi; ciò avrà conseguenze favorevoli sulla salute sia degli operatori sia degli utilizzatori, e ridurrà la produzione di scarti nocivi e radioattivi;
  6. diagnostica medica, per la diagnosi e prevenzione di malattie infettive sia negli uomini che negli animali, di malattie genetiche, per il dosaggio di anticorpi, come ad esempio quelli generati dall’organismo in seguito a vaccinazione.

 

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Ricercatori

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    • De Rosa Mario

    • Professore ordinario di Biochimica presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia della Seconda Università degli Studi…

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    • Pavone Vincenzo

    • Professore Ordinario di Chimica Generale presso la Facoltà di Scienze MM.FF.NN. dell’Università degli Studi…

    • continua

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