I ricercatori dell’Università di San Paolo (USP) in Brasile hanno sviluppato un chip bioelettronico che rileva simultaneamente le vitamine C e D nei fluidi corporei. È flessibile e facile da vedere e può essere adattato per l'uso in un dispositivo indossabile per assistere con una dieta personalizzata. I dettagli sono descritti in un articolo pubblicato in ACS Applied Nano Materials .
Le vitamine C e D sono micronutrienti che svolgono un ruolo vitale nel sistema immunitario poiché partecipano alle vie metaboliche coinvolte nella lotta contro virus e batteri. Il monitoraggio di queste vitamine nell'organismo può aiutare a garantire che i loro livelli non siano né carenti né eccessivi.
Tuttavia, i metodi attualmente disponibili a questo scopo richiedono costose apparecchiature di laboratorio gestite da professionisti specializzati. Comportano la raccolta di campioni di sangue e producono rifiuti pericolosi. Rilevare e analizzare contemporaneamente entrambe le vitamine nello stesso campione è difficile.
Per semplificare il processo, i ricercatori affiliati all'Istituto di fisica São Carlos hanno utilizzato risorse relativamente poco costose, come il carbonio, e protocolli operativi rapidi per sviluppare un chip elettrochimico per l'automonitoraggio delle vitamine C e D.
Il chip è usa e getta e contiene due sensori, ciascuno dei quali utilizza la corrente elettrica per rilevare una vitamina. Nel caso della vitamina C, il sensore è costituito da nanoparticelle di carbonio e funge da elettrocatalizzatore. Il sensore della vitamina D è costituito da nitruro di carbonio grafitico e nanoparticelle d'oro combinati con uno strato di 25(OH)D3 anticorpi. 25(OH)D3 è la forma circolante di vitamina D più abbondante grazie alla sua lunga emivita.
Il chip è facile da usare. Tutto quello che l'utente deve fare è collegarlo a un piccolo dispositivo elettronico portatile simile a un glucometro, inserire un campione di saliva o di siero di sangue e attendere che la corrente elettrica indichi la presenza ei livelli delle vitamine. Il risultato si ottiene in meno di 20 minuti.
"Immobilizzando specie elettrochimicamente attive sulla superficie di uno dei sensori, siamo stati in grado di eliminare la necessità di etichette e sonde redox, semplificando il dispositivo e riducendo la complessità dell'analisi", ha affermato Thiago Serafim Martins, primo autore dell'articolo e attualmente ricercatore presso l'Imperial College di Londra nel Regno Unito.
"Ciò rende il chip potenzialmente più pratico ed efficiente, consentendone l'uso diretto in farmacie, cliniche e così via. Inoltre, è abbastanza flessibile da essere adattato per l'uso come dispositivo indossabile, incorporato in un paradenti o in un massaggiagengive e applicato direttamente alla pelle."
La sua selettività e specificità sono state confermate in esperimenti di controllo progettati per misurare la potenziale interferenza di altre sostanze normalmente presenti nei campioni di sangue e saliva, come vitamine B12, B1 e B3, glucosio, lattato, cloruro di sodio e cloruro di potassio.
La sfida principale affrontata dai ricercatori nello sviluppo di un chip bioelettronico per rilevare le vitamine C e D è stata garantire che non si verificassero reazioni incrociate tra le vitamine nel campione analizzato dal chip.
"Per affrontare questa sfida, abbiamo progettato il chip in modo che avesse due aree di lavoro o sensori con diverse caratteristiche chimiche della superficie e li abbiamo configurati per funzionare a potenziali elettrici diversi", ha spiegato Martins.
Gli scienziati vedono il potenziale per estendere le capacità del chip per rilevare altri biomarcatori, compresi quelli di diversi tipi di cancro, anche se è necessario prima fare ulteriori ricerche per convalidare i sensori. Successivamente, intendono richiedere un brevetto ed eventualmente concedere in licenza la tecnologia a un produttore.
Ulteriori informazioni: Thiago S. Martins et al, Chip bioelettronico senza sonde Label e Redox per il monitoraggio delle vitamine C e del metabolita 25-idrossivitamina D3, Nanomateriali applicati ACS (2024). DOI:10.1021/acsanm.3c05701
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