Abián Bentor Socorro-Leránoz, un ingegnere delle telecomunicazioni della NUP/UPNA-Public University of Navarra, ha progettato biosensori basati sulla risonanza ottica per l'uso in applicazioni mediche come il rilevamento della malattia celiaca. Oltre a ottenere una maggiore risoluzione e sensibilità, i materiali utilizzati in questi dispositivi sono molto più economici e versatili di quelli utilizzati nelle tecnologie attuali (principalmente oro e metalli nobili), quindi potrebbero offrire una potenziale alternativa nella progettazione di sensori biomedici.
Un biosensore è uno strumento che utilizza molecole biologiche (biorecettori) per rilevare altre sostanze biologiche o chimiche. In questa tesi, i biorecettori sono anticorpi, molecole biologiche che il corpo produce specificamente per combattere gli antigeni. Un antigene è una sostanza estranea al corpo umano; il nostro sistema immunitario lo riconosce come una minaccia, e in sua presenza, il corpo reagisce producendo anticorpi per identificarlo e neutralizzarlo. Inoltre, il biosensore è costituito da un substrato dove avviene il fenomeno fisico che traduce le reazioni biologiche in informazioni intelligibili, e lo strato di immobilizzazione, che fa sì che gli anticorpi si attacchino al substrato.
"Una delle caratteristiche uniche è che per il substrato utilizziamo guide d'onda in silicio su cui generiamo uno specifico tipo di risonanza, " dice l'autore. I biosensori si basano sul movimento della lunghezza d'onda delle risonanze generate in base alla quantità di antigeni rilevati. "Quando gli anticorpi si uniscono agli antigeni, c'è un minimo cambiamento nella lunghezza d'onda che i nostri biosensori sono in grado di rilevare".
Ciò è possibile grazie alla risoluzione raggiunta da questi biosensori e alla loro sensibilità, "che ci consente di vedere quante risonanze si spostano sulla lunghezza d'onda all'aumentare dei legami antigene-anticorpo".
Applicazione medica
Il lavoro svolto da Abián Socorro è orientato alle applicazioni mediche. Fondamentalmente, più antigeni vengono rilevati nel campione, più avanzata è la malattia. "Questo è ciò che vedremmo:se sei in una fase iniziale o tardiva, avrai pochi antigeni e pochi anticorpi, quindi la risonanza si sposterà verso lunghezze d'onda più vicine a quelle di riferimento. Se la fase è più avanzata, le concentrazioni rilevate saranno maggiori, quindi la risonanza cambierà molto nella lunghezza d'onda, " Lui ha spiegato.
La tecnologia utilizzata si basa su LMR, risonanze in modalità lossy, in cui il Laboratorio di Sensori della NUP/UPNA-Public University of Navarra è un pioniere. "Questa tecnologia si è rivelata un potenziale concorrente di quella basata su SPRS (surface plasmon risonanze) che attualmente domina la maggior parte delle applicazioni dei biosensori".
Questo lavoro riguarda l'ottimizzazione dei parametri delle guide d'onda ottiche utilizzate per generare risonanze che forniscono la massima risoluzione e sensibilità possibili, un aspetto cruciale nel campo dei biosensori. La ricerca condotta ha portato a due premi alle conferenze internazionali Trends in Nanotechnology 2012 e Optical Fiber Sensors 2014. In quest'ultima conferenza, il biosensore è stato progettato per rilevare la malattia celiaca e, se confrontato con i valori usuali nell'ambiente clinico, è riuscito a ridurre la concentrazione di anticorpi rilevati per diagnosticare questo disturbo.
