Una nuova svolta ha il potenziale per migliorare i sensori utilizzati per testare le malattie e rilevare il doping negli sport.

Un team di ricerca internazionale guidato da scienziati della Lancaster University ha creato un rivestimento dello spessore di una sola molecola che modifica la superficie degli elettrodi del sensore.

La molecola utilizzata, chiamata beta-ciclodestrina, ha una forma ad imbuto con un interno idrofobo e un esterno idrofilo. La combinazione di queste due proprietà lavora insieme per garantire che solo le molecole della dimensione e del tipo corretti si adattino all'interno, garantendo così che il sensore rilevi solo le sostanze per le quali è sintonizzato.

Il processo, che comporta l'innesto elettrochimico della beta-ciclodestrina sulla superficie degli elettrodi di grafite, è anche facile da applicare:può essere aggiunto in un semplice passaggio in pochi minuti, senza attrezzature speciali o sostanze chimiche dannose, qualcosa che i ricercatori ritengono renda il processo economico e scalabile.

Sebbene l'uso della ciclodestrina sui sensori non sia nuovo, altri metodi per creare rivestimenti per sensori simili sono stati, fino ad ora, più complesso e costoso. I test hanno mostrato che questo nuovo metodo produce anche sensori circa dieci volte più sensibili dei migliori sensori esistenti basati sulla ciclodestrina. Ciò significa che ha il potenziale per rilevare molecole specifiche a concentrazioni molto più basse.

Dott. Stijn Mertens, Senior Lecturer in Scienze delle superfici elettrochimiche presso il Dipartimento di Chimica della Lancaster University, e ricercatore capo, ha dichiarato:"Questa modifica in un'unica fase rappresenta una promessa sostanziale per la produzione di routine di sensori elettrochimici ma robusti e ad alte prestazioni.

"È molto selettivo, raccogliendo solo molecole che si adattano alla ciclodestrina. Questo è importante perché significa che possiamo analizzare i campioni senza un pretrattamento dispendioso in termini di tempo e quindi costoso, come la separazione da altre sostanze. Riteniamo che le ottime prestazioni del sensore possano essere legate alla sua struttura semplice e ben definita, poiché la ciclodestrina è attaccata direttamente e fortemente alla superficie dell'elettrodo."

I ricercatori hanno testato il sensore sulla dopamina, un neurotrasmettitore chimico che aiuta a inviare segnali tra le cellule nervose ed è quindi molto importante in biochimica.

"Anche se l'abbiamo testato solo sulla dopamina come molecola biologicamente rilevante, ci aspettiamo che il sensore funzioni per molte altre piccole biomolecole, o droghe. Questo potrebbe rivelarsi utile per aiutare a diagnosticare malattie, come il Parkinson, o rilevare droghe negli atleti".

La ricerca è attualmente in una fase iniziale di proof-of-concept, sebbene i sensori con questi rivestimenti abbiano il potenziale per essere utilizzati dagli scienziati all'interno dei laboratori per testare campioni di sangue o tessuti.

La ricerca è delineata nel documento "Immobilizzazione covalente in un'unica fase della beta-ciclodestrina su superfici di carbonio sp2 per il sondaggio selettivo della quantità di tracce degli ospiti", che viene pubblicato sulla rivista Materiali funzionali avanzati .

La ricerca, che ha coinvolto anche ricercatori della KU Leuven e della Ghent University in Belgio, è stato finanziato dal Fondo Ricerca Scientifica-Fiandre, KU Leuven e il Consiglio europeo della ricerca.