Gli scienziati dell'Università di Leeds hanno compiuto un passo avanti cruciale nella bio-nanotecnologia, un campo che utilizza la biologia per sviluppare nuovi strumenti per la scienza, tecnologia e medicina.

Il nuovo studio, pubblicato oggi in stampa sulla rivista Nano lettere , dimostra come le 'membrane lipidiche' stabili – la 'pelle' sottile che circonda tutte le cellule biologiche – possano essere applicate alle superfici sintetiche.

È importante sottolineare che la nuova tecnica può utilizzare queste membrane lipidiche per "disegnare" - come usarle come un inchiostro biologico  - con una risoluzione di 6 nanometri (6 miliardesimi di metro), che è molto più piccolo di quanto gli scienziati avessero precedentemente pensato fosse possibile.

"Questo è più piccolo degli elementi attivi dei chip di silicio più avanzati e promette la capacità di posizionare molecole biologiche funzionali, come quelle coinvolte nel gusto, odore, e altri ruoli sensoriali – con alta precisione, creare nuovi dispositivi bioelettronici ibridi, " ha detto il professor Steve Evans, della Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Leeds e coautore dell'articolo.

Nello studio, i ricercatori hanno usato qualcosa chiamato Atomic Force Microscopy (AFM), che è un processo di imaging che ha una risoluzione fino a una frazione di nanometro e funziona scansionando un oggetto con una minuscola sonda meccanica. AFM, però, è più di un semplice strumento di imaging e può essere utilizzato per manipolare materiali al fine di creare nanostrutture e "disegnare" sostanze su regioni di dimensioni nanometriche. Quest'ultimo è chiamato "nano-litografia" ed era la tecnica utilizzata dal professor Evans e dal suo team in questa ricerca.

La capacità di "scrivere" e "posizionare" in modo controllabile i frammenti di membrana lipidica con una precisione così elevata è stata ottenuta da George Heath, uno studente di dottorato della School of Physics and Astronomy dell'Università di Leeds e l'autore principale del documento di ricerca.

Il signor Heath ha dichiarato:"Il metodo è molto simile all'inchiostrazione di una penna. Tuttavia, invece di scrivere con inchiostro fluido, lasciamo che le molecole lipidiche – l'inchiostro – si asciughino prima sulla punta. Questo ci permette poi di scrivere sott'acqua, che è l'ambiente naturale per le membrane lipidiche. In precedenza, altri gruppi di ricerca si sono concentrati sulla scrittura con lipidi nell'aria e sono stati in grado di ottenere solo una risoluzione di micron, che è mille volte più grande di quello che abbiamo dimostrato."

La ricerca è di fondamentale importanza per aiutare gli scienziati a comprendere la struttura delle proteine ​​che si trovano nelle membrane lipidiche, che sono chiamate "proteine ​​di membrana". Queste proteine ​​agiscono per controllare ciò che può essere introdotto nelle nostre cellule, per rimuovere materiali indesiderati, e una serie di altre importanti funzioni.

Per esempio, annusiamo le cose a causa delle proteine ​​di membrana chiamate "recettori olfattivi", che convertono la rilevazione di piccole molecole in segnali elettrici per stimolare il nostro senso dell'olfatto. E molti farmaci agiscono prendendo di mira specifiche proteine ​​di membrana.

"Attualmente, gli scienziati conoscono solo la struttura di una piccola manciata di proteine ​​di membrana. La nostra ricerca apre la strada alla comprensione della struttura delle migliaia di diversi tipi di proteine ​​di membrana per consentire lo sviluppo di molti nuovi farmaci e per aiutare la nostra comprensione di una serie di malattie, " ha spiegato il professor Evans.

Oltre alle applicazioni biologiche, quest'area di ricerca potrebbe rivoluzionare la produzione di energia rinnovabile.

Lavorando in collaborazione con ricercatori dell'Università di Sheffield, Il professor Evans e il suo team hanno tutte le proteine ​​di membrana necessarie per costruire un'imitazione perfettamente funzionante del modo in cui le piante catturano la luce solare. Infine, i ricercatori saranno in grado di scambiare arbitrariamente le unità biologiche e sostituirle con componenti sintetici per creare una nuova generazione di celle solari.

Il professor Evans conclude:"Questo fa parte del campo emergente della biologia sintetica, per cui i principi di ingegneria vengono applicati alle parti biologiche, sia che si tratti di cattura di energia, o per creare nasi artificiali per la diagnosi precoce di malattie o semplicemente per avvisarti che il latte nel tuo frigo è andato via.

"Le possibilità sono infinite."