Per la prima volta, i ricercatori hanno rilevato l'attività della proteasi con la spettroscopia Raman potenziata in superficie (SERS) eseguita utilizzando una piccola guida d'onda. Il lavoro apre la strada al tempo reale, monitoraggio della proteasi lab-on-a-chip senza etichetta, che potrebbe offrire un approccio ad alto rendimento per lo screening di nuovi farmaci che inibiscono le proteasi coinvolte nella malattia.

Le proteasi rompono i legami peptidici che tengono insieme le proteine. Sono importanti bersagli farmacologici a causa del loro coinvolgimento in molte malattie, compreso il cancro, Il morbo di Alzheimer, e artrite.

Nina Turk del centro di ricerca IMEC dell'Università di Ghent in Belgio presenterà la nuova ricerca alla conferenza OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS/DLS (FiO + LS) che si terrà dal 14 al 17 settembre.

"Speriamo che il nostro approccio interdisciplinare possa un giorno consentire la scoperta rapida ed efficiente di nuovi farmaci per una varietà di malattie legate alla proteasi, migliorando così la vita di milioni di pazienti in tutto il mondo, " disse Turco.

SERS su un chip

SERS utilizza una superficie metallica con rugosità su scala nanometrica per migliorare i segnali deboli prodotti quando la luce interagisce con un campione. A causa della sua elevata sensibilità, la tecnica spettroscopica può rilevare analiti in volumi estremamente piccoli. Sebbene il SERS sia stato utilizzato per il rilevamento sensibile e selettivo delle proteasi, questo è stato dimostrato solo utilizzando un ingombrante setup di microscopia Raman.

Recentemente, le guide d'onda a slot nanoplasmoniche sono emerse come un nuovo modo per eccitare e raccogliere in modo efficiente i segnali SERS. Queste guide d'onda sono costituite da due binari che formano un piccolo spazio attraverso il quale la luce può essere guidata. Rivestire l'interno della fessura con nanostrutture d'oro può essere utilizzato per produrre l'effetto SERS. A causa delle loro piccole dimensioni, le guide d'onda possono essere incorporate su dispositivi lab-on-a-chip, consentendo la misurazione simultanea di molti analiti per la scoperta di farmaci ad alto rendimento.

Per vedere se queste guide d'onda a slot nanoplasmoniche sarebbero utili per il rilevamento SERS delle proteasi, i ricercatori hanno fabbricato una guida d'onda e progettato un esperimento per rilevare la proteasi della tripsina. Hanno creato un substrato peptidico specifico per la tripsina che si lega alla nanostruttura dell'oro. Quando il peptide della tripsina si attacca al substrato, parte del substrato si diffonde via, creando una riduzione rilevabile di intensità per lo spettro SERS.

Il loro esperimento ha rivelato una diminuzione del 70% dell'intensità del SERS dopo un'ora di incubazione con tripsina, mostrando che le guide d'onda a slot nanoplasmoniche potrebbero essere utilizzate per rilevare la tripsina. I ricercatori stanno ora lavorando per espandere la loro piattaforma in modo che possa rilevare l'attività di due o più proteasi contemporaneamente. Il lavoro è stato la collaborazione tra Gent University-imec e l'Istituto fiammingo per la biotecnologia (VIB) sotto la supervisione dei professori Roel Baets e Kris Gevaert.