Gli esperimenti sugli animali sono oggetto di critiche da decenni, ma non c'è alcuna prospettiva di allontanarsi da loro in tempi brevi. Il numero di test su animali da laboratorio è infatti aumentato. Ora, i ricercatori hanno trovato un approccio alternativo:sperano che le nanoparticelle dei sensori riducano la necessità di test sugli animali.

Innumerevoli topi, ratti e conigli muoiono ogni anno in nome della scienza e la situazione sta peggiorando. Mentre i laboratori tedeschi hanno utilizzato circa 2,41 milioni di animali per la ricerca scientifica nel 2005, entro il 2009 questo numero era cresciuto fino a 2,79 milioni. Un terzo era destinato alla ricerca in biologia fondamentale, e la maggior parte è stata utilizzata per la ricerca di malattie e lo sviluppo di composti e dispositivi medici. Le persone richiedono farmaci sicuri e terapie tollerabili, ma quasi nessuno è felice di accettare la necessità della sperimentazione animale. Questo è il motivo per cui gli scienziati hanno trascorso anni alla ricerca di metodi che possano sostituirli. Ora i ricercatori del Fraunhofer Research Institution for Modular Solid State Technologies EMFT di Monaco di Baviera hanno trovato un'alternativa:sperano di utilizzare nuovi nanosensori per ridurre il numero di esperimenti condotti sugli animali. “Stiamo fondamentalmente usando una provetta per studiare gli effetti delle sostanze chimiche e i loro potenziali rischi. Quello che facciamo è prendere cellule viventi, che sono stati isolati da tessuti umani e animali e coltivati ​​in colture cellulari, ed esporli alla sostanza in esame, ” spiega la dott.ssa Jennifer Schmidt dell'EMFT. Se una data concentrazione della sostanza è velenosa per la cellula, morirà. Questo cambiamento nel "benessere" può essere reso visibile dalle nanoparticelle del sensore sviluppate dal Dr. Schmidt e dal suo team.

Le cellule – i più piccoli esseri viventi – che sono sani immagazzinano energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP). Alti livelli di ATP sono indicativi di alti livelli di attività metabolica nelle cellule. Se una cellula è gravemente danneggiata, diventa meno attivo, immagazzinando meno energia e di conseguenza producendo meno ATP. “I nostri nanosensori ci consentono di rilevare l'adenosina trifosfato e determinare lo stato di salute delle cellule. Ciò consente di valutare gli effetti dannosi sulle cellule di composti medici o sostanze chimiche, "dice Schmidt.

Affinché le nanoparticelle registrino l'ATP, i ricercatori danno loro due coloranti fluorescenti:un colorante indicatore verde sensibile all'ATP, e un colorante di riferimento rosso che non cambia colore. Prossimo, gli scienziati introducono le particelle nelle cellule viventi e le osservano al microscopio a fluorescenza. Il grado di illuminazione delle particelle dipende dalla quantità di ATP presente. Più giallo è visibile nell'immagine di sovrapposizione, più attive sono le cellule. Se la loro salute fosse compromessa, l'immagine di sovrapposizione apparirà molto più rossa. “Potremmo in futuro utilizzare le cellule tumorali per testare l'efficacia degli agenti chemioterapici di nuova concezione. Se i nanosensori rilevano una bassa concentrazione di ATP nelle cellule, sapremo che il nuovo trattamento o inibisce la crescita delle cellule tumorali o addirittura le uccide, "dice Schmidt. "Gli agenti più promettenti potrebbero quindi essere studiati ulteriormente".

Le nanoparticelle dei ricercatori EMFT sono estremamente adatte al compito da svolgere:non sono velenose per le cellule, possono passare facilmente attraverso le membrane cellulari, e possono anche essere diretti a punti particolari in cui l'effetto della sostanza in esame è di maggior interesse. Ma prima che questa procedura possa essere applicata, deve prima essere approvato dalle autorità di regolamentazione, quindi gli esperti EMFT hanno davanti a sé un lungo viaggio per ottenere l'approvazione da vari organismi ufficiali. Questa prospettiva non ha, però, ha impedito ai ricercatori di perfezionare la tecnologia e di inventare nuove applicazioni per essa, ad esempio per testare la qualità della carne confezionata e la sua idoneità al consumo. A tal fine hanno sviluppato nanosensori in grado di determinare le concentrazioni di ossigeno e ammine tossiche.