Misura di biosensing presso il laboratorio di Nanoscienze, foto archivio Università di Trento

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BIOSENSORI: SEMPRE PIÙ PICCOLI E AFFIDABILI

I recenti sviluppi nella sensoristica ottica con applicazioni che vanno dalle scienze della vita all’industria agro-alimentare e all’ambiente

15 aprile 2015
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di Romain Guider e Chiara Piotto
Romain Guider è assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento. Chiara Piotto è laureanda in Fisica presso l’Università di Trento.

Sono passati circa 10 anni dalla prima insorgenza di una grave contaminazione del latte da aflatossina M1, sostanza altamente tossica e cancerogena: nell'ottobre del 2003, infatti, nel latte di alcune centrali sono stati rilevati dei valori di tossine ben oltre i limiti di legge. Questo ha creato molto allarme e la richiesta di metodi sicuri ed affidabili di screening del latte per evitare altre insorgenze di contaminazioni su larga scala. Inoltre, a causa del riscaldamento globale e del cambiamento climatico, è previsto un aumento di contaminazioni da aflatossina nei generi alimentari; per questo motivo risulta di particolare importanza avere la possibilità di eseguire dei test precoci, completi e in modo diffuso sulla qualità del cibo e del latte, in particolare.

Sul tema della sensoristica ottica applicata a tematiche bio-medicali e agro-alimentari si è tenuto a fine marzo il workshop “Biosensing” presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento.

Cosa sono i Biosensori. I biosensori sono sistemi innovativi e veloci che permettono in tempo reale una diagnostica altamente accurata nel campo umano (malattie e altri problemi di salute, ma anche predisposizioni genetiche), agroalimentare (analisi di prodotti agroalimentari per il rilevamento di sostanze dannose come additivi, patogeni o tossine) o ambientale (controllo delle emissioni e della qualità del aria). Emersi alla fine del secolo scorso, i biosensori sono attualmente in continua espansione sia nel campo farmaceutico che in quello delle risorse naturali, come l’acqua.

Nel corso del workshop, aperto dal direttore del Dipartimento di Fisica, il professore Lorenzo Pavesi, è stato presentato da parte della professoressa Laura Lechuga (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia di Barcelona-Spagna) uno studio sui biosensori miniaturizzati, detti comunemente lab-on-chip. Questi micro-laboratori automatici sono capaci di eseguire sia la parte microfluidica e sensoristica (veicolamento del liquido contenente lo specifico target sull’area di rilevazione e riconoscimento della presenza del target), che la parte dell'acquisizione e del trattamento dei dati, per dare immediatamente all'utente un'informazione chiara e precisa sulla presenza della sostanza cercata.

Con l’intervento del professore Stefano Selleri (Università di Parma) sono state esposte le nuove tecnologie di biosensori basate sull'utilizzo delle fibre ottiche e dei telefoni portatili. Il continuo sviluppo in questi ultimi anni dei cellulari li ha resi potenti computer portatili: l'incorporazione di biosensori con gli smartphone permette di utilizzare la loro fotocamera come rivelatore specifico e quindi di eseguire l'analisi e l'elaborazione dei dati in modo semplice, rapido ed economico. Attraverso un accessorio collegato allo smartphone è quindi possibile eseguire analisi biochimiche efficaci e rapide sulla qualità del vino, ad esempio, o sul tasso di zucchero nel sangue.

Durante questo workshop è stato anche messo in luce come il silicio possa essere utilizzato come materiale di base per la fabbricazione di biosensori innovativi. Il primo esempio è stato riportato dal dottor Romain Guider dell’Università di Trento, il quale ha presentato il progetto europeo SYMPHONY che punta alla fabbricazione di un biosensore capace di rilevare, in modo rapido ed efficiente, la presenza di aflatossina nel latte. A questo progetto, oltre ad altri partners, partecipa la Fondazione Bruno Kessler per la fabbricazione del sistema e il Consorzio dei Caseifici Sociali Trentini come utente finale per sperimentare l’efficacia del sensore sul latte trentino. Un altro esempio di applicazione del silicio nel campo del Biosensing è quello di nuovi sistemi per la somministrazione mirata di farmaci antitumorali, presentato dalla professoressa Marina Scarpa (Università di Trento). Questa ricerca è stata cofinanziata dalla Fondazione Caritro e svolta in collaborazione con la Fondazione Humanitas per la Ricerca e l’Università di Verona.

Il workshop si è quindi concluso con gli interventi del dottor Tullio Toccoli (Istituto dei Materiali per l'Elettronica ed il Magnetismo di Trento), che ha presentato l'avanzamento dell'uso dei semiconduttori organici nei biosensori moderni e dei dottori Laura Pasquardini e Lucio Pancheri (Fondazione Bruno Kessler), che hanno parlato di un sistema innovativo basato su bioreattori a matrice e fotorivelatori a singolo fotone per il rilevamento di proteine nel sangue sviluppato durante il progetto NAOMI, finanziato dalla Provincia autonoma di Trento nell’ambito dei grandi progetti 2006.