È possibile rilevare le caratteristiche dell'autismo alla nascita? Presso l'Istituto di chimica fisica dell'Accademia polacca delle scienze di Varsavia, i ricercatori hanno sviluppato un sensore che potrebbe rendere tale rilevamento una realtà. Il principale componente di riconoscimento del nuovo dispositivo è uno strato polimerico con una struttura accuratamente progettata. Riconosce le molecole di ossitocina, un composto considerato uno dei biomarcatori dell'autismo.

Molecole di molti composti chimici circolano nel sangue. Uno di questi è l'ossitocina, un composto più comunemente noto come "ormone dell'amore". Cambiamenti distinti nella sua concentrazione nel sangue suggeriscono che il paziente potrebbe essere potenzialmente predisposto all'autismo. Nel futuro, sarà possibile rilevare questi cambiamenti utilizzando un nuovo sensore chimico che riconosce selettivamente anche piccole quantità di ossitocina. Una descrizione del lavoro sul dispositivo è stata appena pubblicata in Biosensori e Bioelettronica .

In medicina, ci sono scoperte occasionali che si traducono in un miglioramento qualitativo della salute di intere popolazioni. Nel XX secolo, tali sviluppi includono la scoperta di antibiotici o la diffusione della vaccinazione. Nel futuro prossimo, una rivoluzione su scala simile è probabile grazie a nuovi dispositivi diagnostici sensibili, preciso, veloce e molto economico. Disponibile in ogni momento e per tutti, questi strumenti potrebbero rilevare malattie nelle primissime fasi di sviluppo, contribuendo così ad un drammatico aumento dell'efficacia del trattamento. L'elemento chiave di questo tipo di strumento diagnostico innovativo devono essere sensori affidabili in grado di reagire alla presenza anche di un numero ridotto di molecole altamente discriminanti rispetto a composti chimici selezionati.

"Nei dispositivi sviluppati nel nostro team di ricerca, il ruolo di riconoscimento dei composti ricercati è svolto da strati polimerici fabbricati con cura e altrettanto accuratamente prodotti. L'idea principale qui è semplice, cioè., per ogni composto da riconoscere cerchiamo di costruire uno strato di polimero con delle cavità - vuoti molecolari - che siano il più possibile adatte alla forma nonché alle proprietà fisiche e chimiche delle molecole del composto chimico che vogliamo riconoscere nell'ambiente del sensore, " afferma il Prof. Wlodzimierz Kutner (IPC PAS).

La "stampaggio" della forma e delle proprietà delle molecole del composto selezionato nella matrice polimerica è una tecnica nota come imprinting molecolare. I monomeri funzionali vengono introdotti in una soluzione contenente le molecole che devono essere rilevate. Si attaccano a siti di legame caratteristici sulle molecole da imprimere. Viene quindi introdotto un monomero reticolante, che si lega rapidamente ai monomeri funzionali. Lo strato di riconoscimento del bersaglio si forma dopo la polimerizzazione del monomero reticolante, e quindi risciacquando dalla struttura così formata le molecole del composto selezionato per il rilevamento.

Il team del Prof. Kutner ha già sviluppato molti strati polimerici che reagiscono selettivamente anche a basse concentrazioni di sostanze chimiche importanti, compresa la melamina, nicotina, albumina e neopterina (uno dei biomarcatori del cancro). Ora, hanno sviluppato un tale strato polimerico per rilevare l'ossitocina.

"Una cosa è catturare le molecole di ossitocina in uno strato polimerico, ma tutt'altra cosa leggere l'informazione che le cavità molecolari sono state riempite, " afferma la dott.ssa Zofia Iskierko del team del prof. Kutner. "Per noi, il segnale della presenza di ossitocina nello strato di riconoscimento è una variazione della capacità elettrica. Ecco perché produciamo questi strati su piccoli elettrodi d'oro. Inseriamo gli elettrodi in un tubo attraverso il quale scorre una soluzione di sangue (nei nostri test sangue artificiale). Le molecole di ossitocina affondano nelle cavità dello strato polimerico, modificando così la capacità elettrica del sistema di misura."

Nelle prove sperimentali, si è scoperto che il nuovo sensore rileva le concentrazioni micromolari di ossitocina e reagisce alla sua presenza anche quando è circondato da molecole di struttura molto simile. Il team del professor Kutner sta lavorando per aumentare la sensibilità del sensore a un livello che consenta il rilevamento di concentrazioni nanomolari. Lo scopo, qui, consiste nel raggiungere una sensibilità che permetta di utilizzare una singola goccia di sangue per eseguire una serie di test diagnostici. Gli esperimenti eseguiti presso i laboratori IPC PAS hanno anche mostrato che lo strato di riconoscimento del polimero è relativamente durevole e consente ripetizioni multiple di misurazione senza compromettere la loro sensibilità e selettività.

I cambiamenti nella concentrazione di ossitocina nel sangue da soli non chiariscono se una persona è predisposta all'autismo. Prima di fare la diagnosi, dovrebbe essere controllata la concentrazione di almeno alcune altre sostanze (biomarcatori) caratteristicamente associate a questa malattia.

"Il nostro sensore chimico dell'ossitocina è davvero solo un primo passo verso la costruzione di un dispositivo medico più avanzato che diagnostichi una predisposizione all'autismo. Da qualche tempo, abbiamo lavorato su strati polimerici che rispondono alla presenza di altri due composti associati all'autismo, vale a dire, melatonina (da non confondere con la melamina) e acido gamma-aminobutirrico, " sottolinea il capo del progetto di ricerca Dr. Piyush S. Sharma (IPC PAS).