Il corpo umano è una macchina molecolare estremamente complessa, i cui dettagli possono essere seguiti attraverso determinate sostanze; cosiddetti biomarcatori. Sfortunatamente, non è ancora possibile monitorare i biomarcatori vivi nei pazienti quando questi sono presenti in concentrazioni minuscole. I ricercatori della Eindhoven University of Technology hanno ora sviluppato una nuova tecnica che può diventare la soluzione chiara e semplice per il monitoraggio in tempo reale e supersensibile dei biomarcatori. Lo riferiscono in Comunicazioni sulla natura .

Sostanze essenziali per il corpo, come proteine ​​e ormoni, sono presenti nel sangue in concentrazioni pico- o nanomolari. Si tratta di concentrazioni paragonabili a 1 granello di zucchero sciolto in una piscina olimpionica, estremamente basse, e difficile da misurare. Nel gruppo Molecular Biosensing for Medical Diagnostics presso la Eindhoven University of Technology, sotto la guida del professor Menno Prins, è stata sviluppata una tecnologia di rilevamento che consente la misurazione supersensibile delle concentrazioni di biomarcatori nel tempo.

La tecnica si basa sul fatto che minuscole particelle nel liquido sono continuamente in moto browniano perché le molecole d'acqua si scontrano con esse. I ricercatori hanno legato le particelle attraverso un nanofilo a una lastra di vetro, facendo oscillare le particelle avanti e indietro. Il biomarcatore da misurare si lega temporaneamente a specifiche molecole adesive che sono fissate sia alle particelle che alla piastra. Quando una molecola di biomarcatore si attacca sia a una particella che si muove che alla piastra, la particella si attacca improvvisamente, che riduce notevolmente la sua mobilità, fino a quando il biomarcatore non viene rilasciato di nuovo.

La mobilità delle particelle, che sono accoppiati al vetro trasparente, potrebbe essere facilmente osservata dai ricercatori con la luce. Hanno dato alla loro tecnologia il nome BPM:monitoraggio dei biomarcatori basato sul rilevamento della mobilità delle particelle. Ogni volta che una particella si muove improvvisamente di meno, e poi di più, è stata osservata una molecola biomarcatore. Il numero di questi eventi al minuto rivela la concentrazione del biomarcatore nel liquido con un alto grado di sensibilità.

La bellezza della tecnologia del sensore BPM è che ha precisione digitale, e che sia gli aumenti che le diminuzioni della concentrazione di biomarcatori nel tempo possono essere monitorati. La tecnica è stata ora dimostrata per il monitoraggio di proteine ​​e DNA. La tecnologia è ampiamente applicabile, perché molecole di adesione adatte sono disponibili per quasi tutti i biomarcatori.

Questa flessibilità, combinato con la sensibilità e la prevista miniaturizzazione della tecnologia, significa che Prins ei suoi colleghi ricercatori hanno grandi aspettative per il futuro della loro tecnologia. "Prevediamo che da questo emergerà una classe completamente nuova di sensori per il monitoraggio dei biomarcatori, "dice il professore quindi sta creando una start-up che svilupperà sensori e applicazioni pratiche. Una delle possibilità è quella di collegare un sensore a un catetere con cui monitorare accuratamente i pazienti in sala operatoria o nel reparto di terapia intensiva. Oltre alle applicazioni mediche, Prins pensa anche che ci siano possibilità di monitorare le biomolecole nei processi industriali e nella purificazione dell'acqua.