Il monitoraggio dei livelli di glucosio è uno degli elementi chiave nel monitoraggio della salute. Un gruppo di ricerca dell'Università della California, Berkeley, ha ora sviluppato un nanosensore fluorescente indipendente dalla batteria basato su nanotubi di carbonio a parete singola e una forma inattiva dell'enzima glucosio ossidasi (GOx).

Poiché l'enzima non è nella sua forma attiva, l'analita non viene consumato durante la misurazione ed è possibile un bioimaging continuo, reversibile e non invasivo dei livelli di glucosio nei fluidi e nei tessuti corporei, riferisce il team sulla rivista Angewandte Edizione Internazionale Chemie .

I livelli di glucosio nel sangue vengono generalmente misurati utilizzando sensori elettrochimici basati su GOx. Tuttavia, questi sensori producono perossido di idrogeno tossico come sottoprodotto e, inoltre, richiedono circuiti elettrici e batterie ingombranti, rendendo difficile la preparazione di dispositivi impiantabili per la misurazione continua.

Piccoli SWCNT, d'altro canto, possono essere integrati nei tessuti e fornire informazioni di bioimaging:quando eccitati dalla luce, gli SWCNT producono un segnale di fluorescenza nel vicino infrarosso che viaggia attraverso i tessuti e può essere facilmente registrato utilizzando tecniche di bioimaging non invasive.

Sfortunatamente, realizzare nanosensori SWCNT basati su GOx è difficile perché la tecnologia più efficace per caricare le molecole sugli SWCNT, ovvero la sonicazione, essenzialmente inattiva le molecole GOx.

Ora, Markita P. Landry e il suo gruppo di ricerca presso l’Università della California, Berkeley, hanno smentito l’ipotesi secondo cui i sensori basati su GOx richiedono GOx attivo per un rilevamento del glucosio efficace. Utilizzando la sonicazione, hanno preparato sensori SWCNT caricati con GOx che hanno rilevato il glucosio in modo affidabile, selettivo e sensibile, come dimostrato per le misurazioni del glucosio in fette di siero, plasma e cervello di topo.

I ricercatori hanno spiegato questa sorprendente scoperta con la capacità dell’enzima inattivo GOx di legare il glucosio senza convertirlo. Il solo legame era sufficiente per modulare il segnale di fluorescenza. Per essere completamente indipendenti dall’attività GOx, i ricercatori hanno anche costruito un enzima GOx privo addirittura del gruppo reattivo per la conversione del glucosio. Il sensore apo-GOx-SWCNT risultante ha rilevato il glucosio nei fluidi corporei e nelle fette di cervello di topo con la stessa affidabilità del coniugato originale di SWCNT e GOx naturale.

I ricercatori sottolineano che l’uso di molecole GOx inattive presenta grandi vantaggi. Ad esempio, il processo di produzione dei nanosensori GOx-SWCNT può essere semplificato utilizzando la sonicazione come fase di preparazione efficace. Inoltre, poiché l'analita non viene consumato dalla reazione enzimatica, non vengono prodotti sottoprodotti tossici e le misurazioni sono intrinsecamente reversibili, consentendo il monitoraggio continuo e non invasivo del glucosio nei fluidi tissutali.

Ulteriori informazioni: Shoichi Nishitani et al, Coniugati ingegnerizzati di nanotubi di glucosio ossidasi e carbonio per nanosensori di glucosio tissutale, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202311476

Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie

Fornito da Wiley