Maggiore è il numero di organismi, più forte è il segnale elettrico generato dal chip. In questo modo il sensore è in grado non solo di rilevare batteri pericolosi con un'elevata sensibilità, ma anche di determinarne la concentrazione. La ricerca è pubblicata sulla rivista ACS Applied Materials &Interfaces .

Ogni anno, le infezioni batteriche mietono diversi milioni di vittime in tutto il mondo. Ecco perché il rilevamento dei microrganismi dannosi è fondamentale, non solo nella diagnosi delle malattie ma anche, ad esempio, nella produzione alimentare. Tuttavia, i metodi finora disponibili richiedono spesso molto tempo, attrezzature costose o possono essere utilizzati solo da specialisti. Inoltre, spesso non sono in grado di distinguere tra i batteri attivi e i loro prodotti di decomposizione.

Il metodo appena sviluppato, invece, rileva solo i batteri intatti. Si avvale del fatto che i microrganismi attaccano solo determinate cellule del corpo, che riconoscono dalla struttura specifica della molecola di zucchero di queste ultime.

Questa matrice, conosciuta come glicocalice, differisce a seconda del tipo di cellula. Serve, per così dire, come identificatore per le cellule del corpo. Ciò significa che per catturare un batterio specifico, dobbiamo solo conoscere la struttura riconoscibile nel glicocalice della sua cellula ospite preferita e quindi usarla come "esca".

Questo è esattamente ciò che hanno fatto i ricercatori. "Nel nostro studio volevamo rilevare un ceppo specifico del batterio intestinale Escherichia coli, o E. coli in breve", spiega il professor Andreas Terfort dell'Istituto di chimica inorganica e analitica dell'Università Goethe di Francoforte.

"Sapevamo quali cellule vengono solitamente infettate dall'agente patogeno. Abbiamo usato questo per rivestire il nostro chip con un glicocalice artificiale che imita la superficie di queste cellule ospiti. In questo modo, solo i batteri del ceppo di E. coli bersaglio aderiscono al sensore."

L'Escherichia coli ha molte braccia corte, conosciute come pili, che il batterio usa per riconoscere il glicocalice del suo ospite e aderirvi. "I batteri utilizzano i loro pili per legarsi al sensore in diversi punti, il che consente loro di aggrapparsi particolarmente bene", afferma Terfort.

Inoltre, la struttura chimica del glicocalice artificiale è tale che i microbi senza il braccio destro scivolano via, come un uovo da una padella ben unta. Ciò garantisce che vengano trattenuti solo i batteri patogeni E. coli.

Ma come hanno potuto gli scienziati dimostrare che i batteri erano realmente attaccati al glicocalice artificiale? "Abbiamo legato le molecole di zucchero a un polimero conduttivo", spiega Sebastian Balser, ricercatore di dottorato con il professor Terfort e primo autore dell'articolo. "Applicando una tensione elettrica tramite questi 'fili', siamo in grado di leggere quanti batteri si sono attaccati al sensore."

Lo studio ne documenta l'efficacia:i ricercatori hanno mescolato agenti patogeni del ceppo di E. coli bersaglio con batteri innocui di E. coli in varie concentrazioni. "Il nostro sensore è stato in grado di rilevare i microrganismi dannosi anche in quantità molto piccole", spiega Terfort. "Inoltre, maggiore è la concentrazione dei batteri presi di mira, più forti saranno i segnali emessi."

Il documento è la prova iniziale che il metodo funziona. Nella fase successiva, i gruppi di lavoro coinvolti vogliono verificare se resiste alla prova anche nella pratica. È concepibile, ad esempio, utilizzarlo in regioni in cui non esistono ospedali con sofisticati sistemi diagnostici di laboratorio.