Le nanoparticelle hanno dimensioni di un milionesimo di millimetro, rendendoli invisibili all'occhio umano. Salvo che, questo è, sono sotto il microscopio del Prof. Madhavi Krishnan, biofisico all'Università di Zurigo. Il prof. Krishnan ha sviluppato un nuovo metodo che misura non solo la dimensione delle particelle ma anche la loro carica elettrostatica. Finora non è stato possibile determinare direttamente la carica delle particelle.

Per osservare le singole particelle in una soluzione, La prof.ssa Madhavi Krishnan ei suoi collaboratori «attirano» ogni particella in una "trappola elettrostatica". Funziona così:tra due lastre di vetro grandi quanto una scheggia, i ricercatori creano migliaia di buchi energetici rotondi. Il trucco è che questi buchi hanno solo una debole carica elettrostatica. Gli scienziati poi aggiungono una goccia della soluzione alle piastre, dopodiché ogni particella cade in un buco di energia e vi rimane intrappolata. Ma le particelle non restano immobili nella loro trappola. Anziché, le molecole nella soluzione si scontrano con loro continuamente, facendo muovere le particelle con un movimento circolare. "Misuriamo questi movimenti, e sono quindi in grado di determinare la carica di ogni singola particella, " spiega il prof. Madhavi Krishnan.

In poche parole, le particelle con solo una piccola carica compiono grandi movimenti circolari nelle loro trappole, mentre quelli con una carica elevata si muovono in piccoli cerchi. Questo fenomeno può essere paragonato a quello di una palla leggera che, quando lanciato, viaggia più lontano di uno pesante. Il fisico statunitense Robert A. Millikan usò un metodo simile 100 anni fa nel suo esperimento sulla goccia d'olio per determinare la velocità delle gocce d'olio caricate elettricamente. Nel 1923, ha ricevuto il Premio Nobel per la fisica in riconoscimento dei suoi successi. "Ma esaminò le gocce nel vuoto, "Spiega il prof. Krishnan. "Noi, invece, stiamo esaminando le nanoparticelle in una soluzione che a sua volta influenza le proprietà delle particelle".

Carica elettrostatica dei "pacchetti di nano farmaci"

Per tutte le soluzioni prodotte industrialmente, di primario interesse è anche la carica elettrica delle nanoparticelle in essa contenute, perché è la carica elettrica che permette ad una soluzione fluida di rimanere stabile e di non sviluppare una consistenza grumosa. "Con il nostro nuovo metodo, otteniamo un'immagine dell'intera sospensione insieme a tutte le particelle in essa contenute, " sottolinea il Prof. Madhavi Krishnan. Una sospensione è un fluido in cui sono distribuite finemente particelle o gocce minuscole, per esempio nel latte, sangue, vernici varie, cosmetici, vaccini e numerosi prodotti farmaceutici. "La carica delle particelle gioca un ruolo importante in questo, " ci racconta lo scienziato zurighese.

Un esempio è la produzione di medicinali che devono essere somministrati in dosi precise per un periodo più lungo utilizzando sistemi di somministrazione di farmaci. In tale contesto, le nanoparticelle agiscono come «pacchetti» che trasportano i farmaci dove devono avere effetto. Molto spesso, è la loro carica elettrica che consente loro di attraversare senza ostacoli i tessuti e le membrane cellulari del corpo e quindi di avere effetto. «Ecco perché è così importante poter misurare la loro carica. Finora la maggior parte dei risultati ottenuti sono stati imprecisi», ci dice il ricercatore.

"Il nuovo metodo ci permette di misurare anche in tempo reale un cambiamento nella carica di una singola entità, " aggiunge il Prof. Madhavi Krishnan. "Questo è particolarmente eccitante per la ricerca di base e non è mai stato possibile prima." Questo perché i cambiamenti di carica giocano un ruolo in tutte le reazioni corporee, sia nelle proteine, grandi molecole come la doppia elica del DNA, dove è codificato il corredo genetico, o organelli cellulari. "Stiamo esaminando come funziona il materiale nel campo dei milionesimi di millimetro".