Un gruppo di nanotubi di carbonio rivestiti con un sottile strato di polimero che riconosce le proteine ​​forma un biosensore in grado di utilizzare segnali elettrochimici per rilevare piccole quantità di proteine, che potrebbe fornire un nuovo strumento diagnostico cruciale per l'individuazione di una serie di malattie, un team di ricercatori del Boston College riporta sulla rivista Nanotecnologia della natura.

Il biosensore a nanotubi si è dimostrato in grado di rilevare la ferritina umana, la proteina primaria che immagazzina il ferro delle cellule, e l'oncoproteina E7 derivata dal papillomavirus umano. Ulteriori test utilizzando calmodulina hanno mostrato che il sensore potrebbe discriminare tra le varietà della proteina che assumono forme diverse, secondo il team multidisciplinare di biologi, chimici e fisici.

Le tecniche di imprinting molecolare hanno dimostrato che le strutture polimeriche possono essere utilizzate nello sviluppo di sensori in grado di riconoscere determinati composti organici, ma riconoscere le proteine ​​ha presentato una serie difficile di sfide. Il team BC ha utilizzato array di nanotubi simili a fili - circa un 300esimo delle dimensioni di un capello umano - rivestiti con un rivestimento polimerico non conduttore in grado di riconoscere proteine ​​con sensibilità subpicogrammo per litro.

Al centro della funzione del sensore sono le impronte delle molecole proteiche all'interno del rivestimento polimerico non conduttivo. Poiché le impronte riducono lo spessore del rivestimento, queste regioni del polimero registrano un livello di impedenza inferiore rispetto al resto dell'isolante polimerico quando vengono a contatto con le cariche inerenti alle proteine ​​e una soluzione salina ionizzata. Quando una molecola proteica cade nella sua immagine speculare, riempie il vuoto nell'isolante, consentendo ai nanotubi di registrare una corrispondente variazione di impedenza, segnalando la presenza della proteina, secondo il coautore Dong Cai, un professore di ricerca associato di Biologia presso BC.

Il rilevamento può essere letto in tempo reale, invece che dopo giorni o settimane di analisi di laboratorio, il che significa che la tecnica di imprinting molecolare dei nanotubi potrebbe aprire la strada a biosensori in grado di rilevare il papillomavirus umano o altri virus settimane prima di quanto consentito dalle tecniche diagnostiche attualmente disponibili. A differenza della ricerca dell'anticorpo HPV o delle risposte immine cellulo-mediate dopo l'infezione iniziale, il sensore a nanotubi può tracciare direttamente la proteina HPV. Inoltre, nessun marcatore chimico è richiesto dai metodi di rilevamento elettrochimico senza etichetta.

"Nel caso di alcune malattie, nessuno può essere sicuro del motivo per cui qualcuno è malato, " ha detto Cai. "Tutto ciò che si può sapere è che potrebbe essere un virus. A quel tempo, il paziente potrebbe non avere anticorpi sierici rilevabili. Quindi, in un momento in cui è fondamentale ottenere una diagnosi, potrebbero non esserci tracce del virus. Hai praticamente perso la tua occasione. Ora possiamo rilevare le proteine ​​di superficie del virus stesso attraverso l'imprinting molecolare e fare l'analisi".