Una nuova invenzione di un team di ricercatori della National University of Singapore (NUS) promette un modo più rapido ed economico per diagnosticare le malattie con elevata precisione. Il professor Zhang Yong del Dipartimento di Ingegneria Biomedica presso la Facoltà di Ingegneria della NUS e il suo team hanno sviluppato un minuscolo chip microfluidico in grado di rilevare efficacemente minuscole quantità di biomolecole senza la necessità di complesse apparecchiature di laboratorio.

La diagnostica delle malattie comporta il rilevamento e la quantificazione di bioparticelle di dimensioni nanometriche come DNA, proteine, virus, ed esosomi (vescicole extracellulari). Tipicamente, il rilevamento di biomolecole come le proteine ​​viene eseguito utilizzando saggi colorimetrici o marcatura fluorescente con un anticorpo secondario per il rilevamento, e richiede complesse apparecchiature di rilevamento ottico come la microscopia a fluorescenza o la spettrofotometria.

Un'alternativa per ridurre i costi e la complessità del rilevamento della malattia è l'adozione di tecniche label-free, che stanno prendendo piede negli ultimi tempi. Però, questo approccio richiede un'ingegneria di precisione delle nano-caratteristiche (in un chip di rilevamento), configurazioni ottiche complesse, nuove nanosonde (come l'ossido di grafene, nanotubi di carbonio, e nanotubi d'oro) o ulteriori fasi di amplificazione come l'aggregazione di nanoparticelle per ottenere un rilevamento sensibile di biomarcatori.

"La nostra invenzione è un esempio di diagnostica dirompente. Questo minuscolo biochip può rilevare in modo sensibile proteine ​​e vescicole polimeriche di dimensioni nanometriche con una concentrazione rispettivamente di 10 ng/mL (150 pM) e 3,75 μg/mL. Ha anche un ingombro molto ridotto , pesa solo 500 mg ed ha una dimensione di 6 mm³. Il rilevamento può essere eseguito utilizzando microscopi da laboratorio standard, rendendo questo approccio molto attraente per l'uso nella diagnostica point-of-care, " ha spiegato il prof. Zhang.

La sua squadra, comprendente il Dr. Kerwin Kwek Zeming e due NUS Ph.D. studenti Mr Thoriq Salafi e Ms Swati Shikha, hanno pubblicato i loro risultati su una rivista scientifica Comunicazioni sulla natura il 28 marzo 2018.

Nuovo approccio per la diagnosi delle malattie

Questo nuovo approccio privo di etichette fluorescenti utilizza gli spostamenti laterali nella posizione del substrato di microsfere negli array di pilastri, per quantificare le biomolecole, in base alla variazione delle forze superficiali e delle dimensioni, senza la necessità di alcuna attrezzatura esterna. A causa dell'uso dello spostamento laterale, le nano-biomolecole possono essere rilevate in tempo reale e il rilevamento è significativamente più veloce rispetto al rilevamento basato su etichette fluorescenti.

"Queste tecniche possono essere estese anche a molti altri tipi di nano-biomolecole, compreso l'acido nucleico e il rilevamento di virus. Per completare questa tecnologia di chip, stiamo anche sviluppando un accessorio portatile basato su smartphone e una pompa microfluidica per rendere portatile l'intera piattaforma di rilevamento per la diagnostica delle malattie da laboratorio esterno. Speriamo di sviluppare ulteriormente questa tecnologia per la commercializzazione, " ha detto il prof. Zhang.