Un team di scienziati dell'Empa ha sviluppato un biosensore che consente loro di rilevare elevate concentrazioni di rame in modo semplice, modo rapido ed economico. Rame, come altri metalli pesanti è problematico in alte concentrazioni, sia per l'ambiente che per la salute umana.

Non è un segreto che i metalli pesanti come il rame siano sostanze pericolose che possono avere gravi conseguenze sia per il nostro ambiente che per la salute umana. Danno al fegato, Il morbo di Alzheimer e persino il cancro sono stati tutti associati ad alti livelli di rame. Nonostante questo, la concentrazione di metalli pesanti è spesso molto alta, sia nell'atmosfera che nelle sorgenti d'acqua, soprattutto in alcuni paesi in via di sviluppo.

Per rilevare il prima possibile una dose eccessiva di metalli pesanti, e quindi evitare i conseguenti problemi di salute, sono essenziali analisi altamente sensibili di campioni come il sangue. Tuttavia, questi test sono spesso costosi e richiedono molto tempo, che richiedono un livello appropriato di infrastruttura di laboratorio. Nei paesi in via di sviluppo, dove l'esposizione ai metalli pesanti è massima, questo rappresenta spesso un problema.

Una proteina con un debole per il rame

Il dottorando dell'Empa Ramon Weishaupt ha studiato un modo più economico e veloce per misurare le concentrazioni di rame. Per fare questo ha combinato una proteina fluorescente rossa chiamata c-ficocianina (che svolge un ruolo nella fotosintesi dei cianobatteri e si lega agli ioni di rame anche a concentrazioni molto basse) con una matrice di nano-cellulosa per creare un film sottile. Quando gli ioni di rame si legano alla proteina batterica l'emissione fluorescente diventa più debole, e questo cambiamento può essere misurato rapidamente e facilmente con uno spettrometro. Il materiale di base, cellulosa microfibrillata, nasce anche dai laboratori Empa:presso il Laboratorio Materiali Legnosi Applicati è stato sviluppato il materiale fibroso altamente versatile composto da materie prime rinnovabili.

I ricercatori hanno testato la nuova tecnologia, che hanno chiamato CySense, su campioni di sangue, tra gli altri. "Una goccia di sangue è sufficiente perché il metodo rilevi una concentrazione di rame rilevante per la salute umana", spiega, Greta Facci, Scienziato dell'Empa. CySense può essere prodotto economicamente, è facile da usare ed è veloce e preciso. Inoltre, se il biosensore viene lavato e pulito con prodotti chimici speciali e acqua, può essere utilizzato più e più volte per un periodo di una settimana.

Semplice come misurare la glicemia

I risultati della squadra, che sono presentati in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Materiali funzionali avanzati , aprire nuove strade nel campo dell'analisi dei metalli pesanti. Campioni di acqua e suolo possono essere valutati in loco, Per esempio, risparmiando sia costi che tempi. Oppure gli utenti interessati potrebbero monitorare i livelli di rame nel proprio sangue, utilizzando la tecnica CySense e un dispositivo di lettura simile a un monitor della glicemia, ovviando così alla necessità di grandi, strumenti costosi e personale altamente qualificato. "Sebbene CySense sia ancora un prototipo, una volta implementato come sistema commerciabile, potrebbe aiutare a migliorare la salute di un gran numero di persone, "predice Greta Faccio.