Diciamo che ti è stato diagnosticato un cancro alla prostata, la seconda causa di morte per cancro negli uomini. Si opta per un intervento chirurgico per rimuovere la prostata. Tre mesi dopo, un test dell'antigene di superficie della prostata (PSA) non mostra cellule prostatiche nel tuo corpo. Tutti gioiscono.

Fino a 18 mesi dopo, quando un altro test del PSA rivela che ora le cellule della prostata sono ricomparse. Quello che è successo?

Il primo test del PSA ha prodotto quello che è noto come un risultato falso negativo. Non ha rilevato la manciata di cellule rimaste dopo l'intervento chirurgico e successivamente moltiplicate. Ora un chimico della Michigan Technological University ha fatto una scoperta che potrebbe, tra l'altro, ridurre il numero di falsi negativi nei test PSA.

Xiaohu Xia e il suo team, tra cui ricercatori della Louisiana State University e dell'Università del Texas a Dallas, hanno sviluppato un nuovo catalizzatore che potrebbe rendere i test di laboratorio come il PSA molto più sensibili. E potrebbe anche accelerare le reazioni che neutralizzano le sostanze chimiche industriali tossiche prima che entrino nei laghi e nei torrenti.

Un documento sulla ricerca, "Pd-Ir Core-Shell Nanocubes:un tipo di mimico della perossidasi altamente efficiente e versatile, " è stato pubblicato online il 3 settembre in ACS Nano . Oltre a Xia, coautori sono studenti laureati Jingtuo Zhang, Jiabin Liu e Haihang Ye e la laureanda Erin McKenzie del Michigan Tech; Moon J. Kim e Ning Lu dell'Università del Texas a Dallas; e Ye Xu e Kushal Ghale della Louisiana State University. Il team LSU ha condotto calcoli teorici, e il team di UT Dallas ha contribuito con immagini di microscopia elettronica ad alta risoluzione.

Mimica della perossidasi

Il loro nuovo catalizzatore imita l'azione di sostanze biochimiche simili presenti in natura, chiamate perossidasi. "Negli animali e nelle piante, queste perossidasi sono importanti, ad esempio eliminano il perossido di idrogeno, che è dannoso per l'organismo, " ha detto Xia, un assistente professore di chimica alla Michigan Tech. In medicina, le perossidasi sono diventate potenti strumenti per accelerare le reazioni chimiche nei test diagnostici; una perossidasi trovata nella radice di rafano è comunemente usata nel test standard del PSA.

Però, queste perossidasi naturali hanno degli inconvenienti. Possono essere difficili da estrarre e purificare. "E, sono fatti di proteine, che non è molto stabile, " Xia ha spiegato. "Alle alte temperature, cucinano, come la carne".

"Inoltre, la loro efficienza è giusta, " ha aggiunto. "Volevamo sviluppare una perossidasi mimica che fosse sostanzialmente più efficiente della perossidasi naturale, che porterebbe a un test PSA più sensibile."

Test PSA cento volte più sensibile

Il loro nuovo catalizzatore, fatto da cubi su scala nanometrica di palladio rivestiti con alcuni strati di atomi di iridio, fa proprio questo. Test PSA Il team di Xia condotto utilizzando il catalizzatore palladio-iridio è risultato 110 volte più sensibile dei test completati con la perossidasi convenzionale.

"Dopo l'intervento chirurgico, è fondamentale rilevare una piccola quantità di antigene prostatico, perché altrimenti puoi ottenere un falso negativo e forse ritardare il trattamento per il cancro, " ha detto Xia. "Il nostro obiettivo finale è perfezionare ulteriormente il nostro sistema per l'uso nei laboratori di diagnostica clinica".

Xia spera che la sua perossidasi mimica un giorno salverà vite umane attraverso la diagnosi precoce del cancro e di altre malattie. Ha anche in programma di esplorare altre applicazioni, compreso il modo in cui si confronta con la perossidasi di rafano in altre reazioni catalitiche:scomposizione di prodotti di scarto industriali tossici come i fenoli in sostanze innocue.

Finalmente, il team vuole capire meglio perché il suo catalizzatore palladio-iridio funziona così bene. "Sappiamo che il rivestimento in iridio è la chiave, " ha detto Xia. "Pensiamo che renda la superficie appiccicosa, quindi i reagenti chimici si legano meglio ad esso."