L'estrogeno è una piccola molecola, ma può avere grandi effetti sugli esseri umani e su altri animali. L'estrogeno è uno dei principali ormoni che regola il sistema riproduttivo femminile:può essere monitorato per monitorare la fertilità umana e talvolta viene somministrato a bestiame come mucche e pecore per controllare il ciclo riproduttivo.

Ricercatori della Victoria University di Wellington, in Nuova Zelanda hanno sviluppato un nuovo sensore in grado di rilevare bassi livelli di E2, uno dei principali ormoni estrogeni, nei liquidi. Il sensore invia un segnale elettronico è la presenza di estrogeni e, con ulteriore sviluppo, potrebbe testare i livelli di estrogeni nei fluidi corporei o testare i corsi d'acqua per la contaminazione da estrogeni che potrebbe rappresentare un rischio per l'uomo e l'ambiente.

Il sensore, che i ricercatori descrivono in un articolo nel Journal of Vacuum Science and Technology B , ha un design semplice, fornisce letture in tempo reale, potrebbe essere integrato in un sistema di monitoraggio elettronico e utilizza pochissima energia - vantaggi che ha rispetto ad altri tipi di metodi di rilevamento.

I dispositivi utilizzano piccoli frammenti di DNA chiamati aptameri per attaccarsi alle molecole di estrogeni.

"Gli aptameri sono uno strumento potenzialmente potente per i sensori perché sono così versatili e selettivi, "ha detto Natalie Plank, un ricercatore che studia la fabbricazione di dispositivi di nanomateriali presso la Victoria University di Wellington.

Gli aptameri vengono sviluppati attraverso un processo simile alla selezione naturale. Da una diversa popolazione iniziale di diverse sequenze nucleotidiche di DNA o RNA, quelli che si legano meglio alla molecola bersaglio sono selettivamente arricchiti, e il processo si ripete su più "generazioni".

Gli aptameri che legano gli estrogeni utilizzati da Plank e dai suoi colleghi sono stati sviluppati per la prima volta da Ken McNatty, professore di biologia riproduttiva alla Victoria University di Wellington. Una volta nota la sequenza appropriata di nucleotidi, gli aptameri possono essere facilmente generati.

Plank e il suo team hanno collegato i loro aptameri che si legano agli estrogeni all'altra parte importante del loro dispositivo:il transistor ad effetto di campo a film sottile di nanotubi di carbonio (CNT FET). I FET CNT funzionano come i transistor tradizionali, ma usa nanotubi di carbonio invece del silicio.

Una volta che i ricercatori hanno attaccato gli aptameri ai nanotubi di carbonio, hanno testato i dispositivi in ​​un tampone appositamente scelto perché ha proprietà simili ai fluidi biologici. Il team ha testato due diversi aptameri che si legano agli estrogeni:uno lungo 35 unità e l'altro lungo 75 unità. Hanno scoperto che in presenza di estrogeni il dispositivo aptamero corto produceva un segnale elettrico, mentre il lungo dispositivo aptamer no.

I ricercatori teorizzano che ciò sia dovuto alle proprietà della soluzione tampone che hanno usato. Quando il tampone viene posizionato sopra il CNT FET, la tensione ai capi del dispositivo fa sì che le molecole nel buffer si dispongano in un doppio strato elettricamente stabile sopra il transistor. Le molecole di estrogeni catturate dal corto aptamero distruggono questo strato, che a sua volta cambia la corrente attraverso il dispositivo. Le molecole di estrogeni catturate dall'aptamero più lungo sono probabilmente trattenute al di sopra del doppio strato, e quindi non creare il segnale elettrico.

Plank nota che se nel dispositivo è stata utilizzata acqua, invece del tampone biologicamente simile, il lungo aptamero potrebbe anche produrre un segnale perché lo strato elettricamente sensibile sarebbe più spesso.

In futuro, il gruppo prevede di testare il dispositivo in una configurazione più complessa, per esempio con un fluido biologico reale come l'urina che ha molti componenti disciolti. E i ricercatori potrebbero non limitarsi al rilevamento degli estrogeni. La bellezza dei sensori aptamer più CNT FET è che gli aptameri possono essere facilmente sostituiti con nuovi che prendono di mira una molecola diversa, disse Plank. "È un modo molto versatile per costruire un sensore, " ha osservato.