I ricercatori della Queen's University di Belfast hanno sviluppato un nuovo test per biomarcatori enzimatici altamente innovativo che ha il potenziale per indicare malattie e contaminazione batterica facendo risparmiare tempo, soldi e possibilmente vite.

La prova, sviluppato da scienziati dell'Institute for Global Food Security di Queen's, può rilevare i marcatori enzimatici della malattia noti come proteasi nell'uomo, animali e prodotti alimentari.

Le proteasi sono fondamentali per la crescita dei microrganismi e sono responsabili della progressione di molte malattie.

I livelli di proteasi possono essere molto elevati nelle urine di pazienti con malattia renale diabetica, o nei siti di ferite infette. Allo stesso modo, nelle mucche, un aumento delle proteasi nel latte può rivelare malattie come la mastite bovina, un tipo di infezione della ghiandola mammaria. Nel cibo, le proteasi prodotte da batteri contaminati nella carne e nei latticini possono portare all'irrancidimento, così come una riduzione della durata e della qualità.

Gli attuali metodi di rilevamento della proteasi sono costosi, richiedono tempo e non sono sempre efficaci. Gli scienziati del Queen's Institute for Global Food Security hanno sviluppato un nanosensore che ha prodotto un sensore sensibile, rilevamento rapido ed economico della proteasi nel latte e nelle urine.

Dott.ssa Claire McVey, Ricercatore dei Queen e coautore dello studio pubblicato su una rivista leader Nano ricerca , spiega:"Non solo il test è economico da produrre, ma può essere utilizzato ovunque e non dipende dalle condizioni di laboratorio. Eliminare la necessità di eseguire test in un ambiente di laboratorio cambia la vita. Oltre ad essere conveniente, significa una diagnosi più rapida."

Il nanosensore a base di nanoparticelle d'oro ideato dai ricercatori di Queen indica quando le proteasi sono presenti attraverso una reazione visibile di cambiamento di colore. Le nanoparticelle d'oro sono ben note per la loro capacità di accelerare l'ossidazione di una sostanza chimica chiamata tetrametilbenzidina (TMB), visibile attraverso una vivida formazione di colore blu.

Quando la caseina (una molecola presente nel latte) viene aggiunta alle nanoparticelle d'oro, circonda le nanoparticelle fungendo da barriera protettiva superficiale. Quando viene introdotto il TMB, la caseina impedisce la reazione di ossidazione, quindi non c'è o c'è solo un leggero cambiamento di colore.

Dove sono presenti le proteasi, "mangiano" la barriera protettiva della caseina, esponendo la superficie delle nanoparticelle d'oro. In questo caso, quando si aggiunge TMB, le proteasi hanno rimosso la caseina, il che significa che l'ossidazione avviene rapidamente causando un rapido cambiamento di colore.

Dottor Cuong Cao, il principale accademico dello studio:"Quando aggiungiamo TMB alle nanoparticelle d'oro ricoperte di caseina, possiamo dire virtualmente istantaneamente se le proteasi sono presenti se la soluzione diventa blu o meno. Normalmente tali test richiedono molto più tempo."

Utilizzando questo approccio, le proteasi possono essere rilevate entro 90 minuti senza la necessità di apparecchiature di laboratorio complicate o costose.

Inoltre, gli "ingredienti" per realizzare il nanosensore sono facilmente disponibili ea basso costo. Le nanoparticelle d'oro possono essere prodotte in abbondanza, con poche restrizioni sui requisiti di archiviazione, rendendolo una sostanza durevole ed economica.

L'approccio sviluppato dai ricercatori della Queen's è stato testato su latte e urina, ma potrebbe essere adattato per una serie di altre applicazioni.

Il Dr. Cao spiega:"L'utilizzo di molecole diverse dalla caseina per rivestire la superficie ha il potenziale per rilevare altri tipi di biomarcatori enzimatici. Ad esempio, rivestire le nanoparticelle con lipidi potrebbe rilevare l'enzima lipasi, che potrebbe aiutare nella diagnosi di malattie come la pancreatite.

"Dopo la completa convalida di questo test, vorremmo esplorare come potremmo espandere l'applicazione per rilevare una serie di altre malattie o alimenti contaminati. Questo nuovo approccio consentirà l'identificazione di biomarcatori enzimatici presso il punto di cura. Potrebbe cambiare il panorama del modo in cui i biomarcatori enzimatici vengono rilevati e diagnosticati, avere un impatto non solo sulla sicurezza alimentare, ma sulla diagnosi di malattie legate agli enzimi tra animali e umani. La portata potenziale di questo test è enorme".

Professor Elliott, fondatore dell'Istituto per la sicurezza alimentare globale e co-investigatore nello studio ha commentato:"La capacità di diagnosticare rapidamente malattie o contaminazioni può avere un enorme impatto su come affrontare i problemi seri. Il costo ultra basso del sistema sarà contribuire a ridurre i costi dei test e potrebbe trasformare la quantità di test eseguiti nei paesi in via di sviluppo".