I ricercatori del Boston College hanno scoperto che 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. Questo nuovo biosensore potrebbe fornire un nuovo strumento diagnostico cruciale per l'individuazione del cancro e di altre malattie.
Il biosensore a nanotubi, descritto da Thomas Chiles e dai suoi colleghi in un articolo pubblicato sulla rivista Nanotecnologia della natura , 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 che hanno sviluppato il sensore.
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 del Dr. Chiles ha utilizzato array di nanotubi simili a fili 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.
La rilegatura può essere letta in tempo reale, invece che dopo giorni o settimane di analisi di laboratorio, il che significa che la tecnica dell'imprinting molecolare dei nanotubi potrebbe aprire la strada a biosensori in grado di rilevare il papillomavirus umano o altri virus settimane prima di quanto attualmente consentito dalle tecniche diagnostiche disponibili. A differenza della ricerca dell'anticorpo HPV o delle risposte immunitarie 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.
Questo lavoro è dettagliato in un documento intitolato, "Un nanosensore a impronta molecolare per il rilevamento ultrasensibile delle proteine". Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.
