Nella battaglia contro il cancro e altre malattie, l'analisi precisa di proteine ​​specifiche può indicare la strada verso trattamenti mirati. Scienziati della Technische Universitaet Muenchen (TUM, Germania), insieme ai Fujitsu Laboratories del Giappone, hanno sviluppato un nuovo chip biosensore che non solo riconosce le proteine ​​che sono caratteristiche di malattie specifiche, ma può anche mostrare se queste proteine ​​sono cambiate attraverso l'influenza di malattie o farmaci.

Il sistema immunitario umano riconosce i patogeni da proteine ​​specifiche sulla loro superficie. Questo principio di rilevamento si manifesta ripetutamente in biologia, ed è già utilizzato nei test medici. Tali test richiedono in genere quantità relativamente grandi di materiale campione, però, e molti problemi non possono essere investigati in questo modo. Per alcuni test, la proteina bersaglio deve essere modificata chimicamente dai reagenti. Ciò richiede tempo e tecnici di laboratorio ben addestrati. Ora gli scienziati del Walter Schottky Institute di TUM hanno sviluppato un biosensore cento volte più sensibile dei test attualmente disponibili nel riconoscere le proteine ​​che sono caratteristiche del quadro clinico di malattie specifiche.

Il chip del biosensore contiene molecole di DNA sintetico, che sono caricati negativamente, in una soluzione acquosa di sale. Queste lunghe molecole sono legate a un'estremità a una superficie dorata. L'estremità libera è etichettata con un pennarello fluorescente, quindi può essere osservato otticamente; e proprio sulla punta gli scienziati possono posizionare una "sonda di cattura, " una molecola che si incastra con la proteina bersaglio come la chiave di una serratura. Potenziali elettrici alternati mettono in movimento le molecole di DNA, oscillare avanti e indietro tra stati "in piedi" e "sdraiati" con cambiamenti regolari in un campo strettamente limitato ma intenso. Se la proteina di interesse è presente nel materiale del campione posizionato sul chip del biosensore, si legherà alla molecola "chiave". E poiché questo rende i filamenti di DNA considerevolmente più pesanti, il loro movimento oscillatorio sarà notevolmente più lento. La conferma precisa dell'identità della proteina catturata può essere dedotta dalle misurazioni di questo movimento, poiché sia ​​la dimensione che la forma della proteina influenzeranno il modo in cui le molecole di DNA oscillano.

Questo approccio è unico nella sua capacità non solo di determinare la concentrazione della proteina bersaglio, ma anche per mostrare se è alterato dalla malattia o dall'influenza di farmaci. Gli scienziati stanno attualmente lavorando con un chip in grado di analizzare 24 diverse proteine ​​in parallelo. "Il potenziale per analizzare, su un singolo chip, molte proteine ​​contemporaneamente in termini di parametri multipli rappresenta un progresso significativo, "dice il dottor Ulrich Rant, capo del progetto. Rant è ricercatore nei laboratori del Prof. Gerhard Abstreiter presso il Walter Schottky Institute, un istituto centrale di TUM focalizzato sulla fisica fondamentale dell'elettronica dei semiconduttori.

Importanti aree di applicazione per questa tecnologia di chip biosensori, che gli scienziati TUM hanno soprannominato "switchSENSE, " includere la diagnostica medica, sviluppo di farmaci, e ricerca proteomica. Potrebbe alla fine farsi strada nello studio del medico, come strumento di analisi semplice e veloce per l'identificazione di malattie infettive.

Rant e il suo team hanno fondato una startup per commercializzare il loro sviluppo, supportati dalla Technische Universitaet Muenchen e dal loro partner industriale Fujitsu Laboratories Ltd. Hanno ottenuto ulteriore supporto attraverso un programma di trasferimento della ricerca chiamato EXIST, patrocinato dal Ministero federale tedesco dell'economia e della tecnologia. Hanno anche avuto successo nelle prime fasi di due concorsi imprenditoriali, il Muenchener Businessplan Wettbewerb e Science4Life. L'ulteriore sviluppo è finalizzato al completamento di un prototipo di pre-produzione entro la fine del 2010 e progetti pilota collaborativi con clienti nei settori delle biotecnologie e farmaceutico.