I ricercatori dell'EPFL hanno utilizzato l'imaging elettrochimico per fare un passo avanti nella mappatura della distribuzione delle biomolecole nei tessuti. Questa tecnologia, che utilizza solo marcatori endogeni – piuttosto che agenti di contrasto – potrebbe essere un'alternativa alle attuali tecniche di imaging cellulare.

Nel campo della teranostica - un portmanteau delle parole "terapia" e "diagnostica" - i ricercatori utilizzano le informazioni spaziali sulle cellule tumorali nel corpo per elaborare terapie mirate. Ma questo approccio richiede marcatori fluorescenti. Imaging elettrochimico, che utilizza solo i marcatori elettrochimici naturali – o endogeni – del tessuto, potrebbe anche fornire ai medici ciò di cui hanno bisogno per fare diagnosi e prescrivere terapie. In una recente svolta, ricercatori dell'EPFL, lavorando con il Linkou Chang Gung Memorial Hospital di Taiwan, ha impiegato una tecnica chiamata microscopia elettrochimica a scansione per produrre immagini di emoglobina nel cuore di un topo.

Al fine di mappare la distribuzione di biomarcatori e nanomateriali nei tessuti animali e umani, i ricercatori dell'EPFL hanno utilizzato uno scanner dotato di sonde elettrochimiche. Questo dispositivo, che è stato sviluppato da Andreas Lesch e Tzu-En Lin nel laboratorio di elettrochimica fisica e analitica nel campus dell'EPFL Valais Wallis a Sion, ha otto microelettrodi flessibili allineati uno accanto all'altro. Il dispositivo esegue la scansione dei tessuti immersi in una soluzione elettrolitica per misurare la risposta elettrochimica. Alcuni tipi di molecole e nanomateriali che si sono accumulati nel tessuto scambiano elettroni con il mediatore elettrochimico nella soluzione, e le correnti elettriche risultanti vengono utilizzate dai ricercatori per ricostruire l'immagine. L'imaging elettrochimico può anche monitorare lo stato redox delle cellule tumorali, che è molto diverso da quello delle cellule normali. Può quindi rivelare se c'è un gran numero di cellule cancerose e dove si trovano.

Usare le bucce di banana per studiare le fasi del melanoma

I ricercatori hanno iniziato studiando i biomarcatori tipici del melanoma, che si trova anche nelle macchie nere delle banane troppo mature. Approfittando di questa somiglianza, sono stati in grado di lavorare sul frutto per sviluppare una tecnica di imaging in grado di misurare la tirosinasi nella pelle umana e mapparne la distribuzione. Un importante passo avanti è stato fatto anche nell'applicazione della tecnica di imaging a tessuti spessi – come una biopsia della pelle umana – oltre a sottili sezioni trasversali di cellule.

"Siamo perfettamente in grado di utilizzare l'elettrochimica per uccidere le cellule cancerose sui vetrini del microscopio e nelle capsule di Petri, ma farlo nel tessuto spesso è un'altra storia, "dice Hubert Girault, che gestisce il Laboratorio di Elettrochimica Fisica e Analitica. Infatti, Il professor Girault spera che un giorno sarà possibile utilizzare la microscopia elettrochimica durante l'intervento chirurgico. Immagina un dispositivo con microelettrodi interconnessi in grado di produrre un'immagine che testerà i tumori e quindi distruggerà elettrochimicamente qualsiasi cellula cancerosa trovata applicando una scarica di tensione:"Circa due volt, non è molto, ma è sufficiente per generare radicali dell'ossigeno ed eliminare le cellule cancerose, " dice Girault. I risultati dei ricercatori sono stati appena pubblicati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .