Inventato un biosensore in grado di identificare le malattie sfruttando la nanotecnologia

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Un team di scienziati dell'Università di Leeds, nel Regno Unito, ha inventato un biosensore in grado di identificare le malattie sfruttando la nanotecnologia. Il dispositivo, che potrebbe rivoluzionare le scienze diagnostiche, utilizza gli anticorpi per il rilevamento dei biomarcatori, molecole presenti nell'organismo utilizzate per identificare le patologie.

Questo ambizioso progetto, denominato ELISHA, e sostenuto dall'UE con un finanziamento pari a 2,7 milioni di euro, ambisce a ridurre a 15 minuti il tempo di diagnosi. La nuova invenzione potrebbe essere immessa sul mercato in appena tre anni.L'attuale metodo di diagnosi, sviluppato negli anni Settanta del Novecento, presenta numerosi difetti e si basa sull'analisi di campioni ematici e di urina. Gli esami devono essere effettuati in un laboratorio medico da parte di personale altamente qualificato, hanno una durata di circa due ore e costi elevati. Una tecnica semplificata, che permetterebbe una diagnosi più rapida a fronte di costi minori e in un luogo più comodo come un ambulatorio medico, intimorirebbe meno i pazienti e sarebbe economicamente più conveniente per gli ospedali e per i servizi sanitari.Questo è ELISHA ("Electronic immuno-interfaces and surface nanobiotechnology: a heterodoxical approach" - "Nanobiotecnologia delle superfici e delle interfacce immuni elettroniche: un approccio non convenzionale") con il suo nuovissimo biosensore per la diagnosi.

Un gruppo costituito da nove partner provenienti da cinque paesi dell'Unione europea, tra i quali vi sono università, istituti di ricerca e PMI, ha sviluppato un dispositivo che renderà la diagnosi meno costosa e ne aumenterà al contempo il campo di applicazione.Il dott. Paul Millner della Facoltà di scienze biologiche dell'Università di Leeds afferma "Siamo convinti che questo dispositivo rappresenti la prossima generazione dei test diagnostici. Ora siamo in grado di rilevare pressoché tutti gli analiti (sostanze associate alla malattia) in modo più rapido, economico e semplice di quanto non lo facciano i metodi diagnostici attualmente in uso. Crediamo che questo potrebbe rivoluzionare il rilevamento delle malattie."Il dispositivo ELISHA (che potrebbe essere in vendita tra tre anni) ha attualmente le dimensioni di un consueto dispositivo per il pagamento con carta di credito, ma il consorzio ha in programma di ridurle fino a raggiungere le dimensioni di un telefono cellulare. Sfrutta la nanotecnologia (vale a dire la manipolazione della materia su scala microscopica) per rilevare i biomarcatori nel sangue o nell'urina. Il risultato è poi costituito da una risposta positiva ("si") o negativa ("no") sulla presenza di una specifica malattia. All'interno dello strumento sono posizionati diversi microchip per l'analisi di varie patologie.Il dott. Millner afferma: "Abbiamo progettato uno strumento semplice per rendere facile sia l'impiego che la comprensione dei biosensori. Il loro impiego sarà simile a quello dei kit con biosensore per il monitoraggio del glucosio attualmente utilizzati dai pazienti diabetici".Lo strumento potrebbe trovare impiego per l'identificazione di numerose malattie, tra le quali vi sono il cancro alla prostata e alle ovaie, ictus, malattie cardiache, sclerosi multipla e infezioni micotiche. Il consorzio ELISHA ritiene che la sua versatilità potrebbe permettere il rilevamento della tubercolosi e della presenza del virus dell'immunodeficienza umana (HIV). La sua rapidità di risposta si tradurrà in una diagnosi più rapida della malattia e in un corretto indirizzamento del paziente verso gli specialisti più adeguati.La tecnologia ELISHA ha grandi potenzialità per il futuro. Il project manager di ELISHA, il dott. Tim Gibson dice: "Gli analiti utilizzati nella nostra ricerca rappresentano solo una minima parte delle potenziali applicazioni. Abbiamo dimostrato che il dispositivo può essere utilizzato anche per applicazioni ambientali, ad esempio per rilevare la presenza di erbicidi e pesticidi nell'acqua o di antibiotici nel latte".

Redazione MolecularLab.it (18/11/2008)

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SUPER MICROSCOPI: Il nuovo strumento a neutroni della stazione britannica Isis 2 consente di vedere la struttura atomica di tutti i tipi di materiali

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Il nuovo strumento a neutroni della stazione britannica Isis 2 consente di vedere la struttura atomica di tutti i tipi di materiali.

L'ultimo esemplare della nuova generazione di super microscopi è pronto a mostrare i dettagli della struttura interna di qualsiasi materiale. Particolari diecimila volte più piccoli di un capello.
Situato all'interno della stazione di ricerca Isis 2 del Rutherford Appleton Laboratory nell'Oxfordshire (Gb), il super microscopio è una sorgente di neutroni che sfrutta il movimento di tali particelle per indagare la composizione dei materiali. “Durante gli anni 90 ci siamo resi conto che vi erano studi che non potevano essere effettuati con la strumentazione di Isis 1” afferma Andrew Taylor, direttore del centro, “in particolare l'analisi dei polimeri e degli aggregati, costituiti da grandi molecole”. Per capirne la struttura c'è bisogno di ricorrere ai neutroni. Il microscopio si compone di una gigantesca camera il cui cuore è costituito da una lampada irradiante al tugseno delle dimensioni di una scatola di biscotti, all'interno del quale i protoni (20 mila milioni di milioni di particelle al secondo) vengono portati ad una velocità pari all'84 per cento quella della luce. Il target è circondato da camere (bunker houses) disposte ad anello, in cui i ricercatori possono disporre il campione di materiale da analizzare. Registrando le traiettorie seguite dalla corrente di neutroni surriscaldati che vengono iniettati verso i materiali, gli scienziati possono ricostruire la composizione dei campioni e la loro struttura a livello atomico.
La tecnologia di Isis 2 è più potente di altre tecniche impiegate per scopi analoghi, come, per esempio, la scansione ai raggi X. “I neutroni colgono la struttura del nucleo dell'atomo, i raggi X rilevano gli elettroni”, spiega Taylor, “ciò significa che i neutroni captano le particelle di idrogeno, mentre i raggi X no”. Secondo i ricercatori Isis 2 potrà aiutare lo sviluppo delle scienze molecolari e delle nanotecnologie e potrà avere applicazioni immediate. Per esempio nei tessuti hi-tech. Per ora infatti, tra le scoperte rese possibili dal nuovo strumento c'è la “formula segreta” delle ragnatele, dal momento che Isis 2 è stato in grado di mostrare, per la prima volta, il modo in cui si aggregano le molecole che costituiscono il materiale. (e.r.)

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Scoperte le rocce mangia CO2

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Durante le loro ricerche nell’Oman (Medio Oriente), il gelogo P.Kelemen e il geochimico J.Matter hanno scoperto una roccia che assorbe la CO2 e potrebbe aiutare l’uomo a frenare il surriscaldamento del pianeta.
Quando la peridotite (composta da silicio, ossigeno, calcio, magnesio e ferro) viene a contatto con l’anidride carbonica, la assorbe e avvia una reazione geochimica, che porta a convertire il gas in minerali carbonati, come la calcite. Il processo è naturalmente molto lento, ma gli scienziati prevedono di poterlo accelerare artificialmente, portando le rocce in particolari condizioni di pressione e temperatura.

Secondo quanto dichiarato dagli scienziati:
[…] soltanto con le peridotiti dell’Oman si potrebbero sottrarre ben 4 miliardi di tonnellate l’anno di CO2: una quota più che significativa rispetto ai 30 miliardi emessi ogni anno dalle attività umane.

Senza contare che queste rocce sono presenti anche negli Stati Uniti, nei Balcani, in Papua Nuova Guinea e in Caledonia.
Questo tipo di sperimentazioni sulle rocce non sono nuove al mondo scientifico, e gli stessi ricercatori sono cauti sui possibili sfruttamenti futuri della loro scoperta. Certo è che questo rocce potranno essere un mezzo per liberarsi della CO2 in eccesso, ma dovranno essere un metodo da affiancare ad altri già noti o in fase di sviluppo.Il loro studio è stato pubblicato da Proceedings of the Natural Academy of Sciences.

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Nuovo crop circle nel Wiltshire (UK) a forma di croce, per qualcuno un simbolo di mala sorte per l'umanità

Dal Politecnico di Zurigo: Mini motore elettrico da 1 milione di giri al minuto

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Un motore elettrico della grandezza di una scatola di fiammiferi che raggiunge un milione di giri al minuto, tre volte la velocità massima degli apparecchi finora in uso: è la novita elaborata da ricercatori del Politecnico federale di Zurigo (PFZ), che potrebbe trovare applicazioni nell'industria elettronica.

I motori elettrici finora utilizzati raggiungono al massimo 300'000 giri al minuto, scrive oggi l'ateneo in una nota. Il nuovo motore, che nonostante le ridottissime dimensioni sviluppa una potenza di 100 Watt, si trova ancora in fase sperimentale. Potrebbe essere utile in particolare per i microtrapani utilizzati nella produzione di componenti elettronici.

Gli stessi ricercatori,praticamente in soli due anni sono riusciti a raddoppiare la velocità di questo piccolo gioiello tecnologico;come si evince da questo articolo del 2006: ARTICOLO '06

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Il Dna diventa fibra ottica

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Una nuova tecnica permetterà di utilizzare il Dna come una fibra ottica, utile per condurre la luce utilizzata dai computer ottici al posto dell’elettricità o nei sistemi di fotosintesi artificiale, futuri sostituti dei pannelli solari.

Le nuove tecnologie spesso prendono spunto dalla natura per creare nuovi prodotti e strutture sempre più all'avanguardia. Questa volta gli scienziati non si sono limitati a questo ma hanno trovato il sistema di usare i filamenti del Dna a mo' di fibre ottiche.
Il team del prof. Bo Albinsson dell'Università della Tecnologia di Goteborg, in Svezia, ha ideato un cavo sottilissimo che prende forma da un mix auto-assemblante di Dna e cromofori, molecole in grado di assorbire e trasmettere la luce. Il risultato sono fibre fotoniche, del tutto simili a quelle che si trovano in natura - nelle alghe ad esempio - in grado di trasmettere informazioni attraverso fasci di luce.
Nello studio è stato usato un tipo di cromoforo dall'affinità molto alta con le molecole di acido desossiribonucleico, tanto da inserirsi automaticamente tra i pioli della struttura molecolare, rappresentati dalle basi azotate. Nel caso in cui un cromoforo venga danneggiato, la grande compatibilità tra molecole fa sì che venga automaticamente sostituito da un altro simile. Sono poi proprio i cromofori, supportati dal filamento di Dna, a trasferire la luce da un capo all'altro della fibra microscopica, lunga 20 nanometri e dal diametro di pochi nm.
Fibre ottiche di questo tipo potrebbero avere un utilizzo importante nella produzione di computer ottici, che utilizzano la luce al posto dell'elettricità, e nei sistemi che riporducono artificialmente la fotosintesi clorofilliana e che potrebbero rappresentare il futuro sostituto dei pannelli solari odierni.

LAB Giovedì 13 novembre 2008 - 15:02
Valentina Tubino

Nei nanocavi di silicio il futuro dell'elettronica

Il processo di nucleazione a partire da nanoparticelle d'oro è stato seguito "in diretta" grazie alla tecnica di microscopia elettronica a trasmissione.
I nanocavi di silicio potrebbero essere la soluzione ideale per la realizzazione dei futuri computer e dell’elettronica di consumo per una loro interessante caratteristica: crescono sempre esattamente allo stesso modo.I ricercatori del Thomas J. Watson Research Center dell’IBM di Yorktown Heights, nello stato di New York, in collaborazione con quelli del Birck Nanotechnology Center della Purdue University hanno utilizzato la tecnica di microscopia elettronica a trasmissione per osservare in che modo procede il processo di nucleazione dei nanocavi di silicio in cui piccole particelle di quest’elemento cominciano ad aggregarsi fino a formare strutture rettilinee - i cosiddetti nanocacavi - secondo un processo del tutto analogo alla formazione del ghiaccio quando l’acqua viene portata al di sotto della temperatura di solidificazione."L’aspetto inusuale della nostra ricerca è che stiamo osservando questi fenomeni a una scala estremamente piccola”, ha spiegato Eric Stach, docente di ingegneria dei materiali della Purdue e autore dell'articolo apparso sull'ultimo numero della rivista "Science". "I maggiori risultati sono la possibilità di osservare il processo di nucleazione a tali scale e che lo stesso processo può essere ripetuto virtualmente all’infinito, cosicché è possibile misurare e prevedere che cosa stia accadendo: queste due circostanze consentono di progettare, con un alto grado di confidenza, sistemi che successivamente entreranno nella produzione di nanocavi per l’elettronica utilizzando questo tipo di materiale come materia prima."
Secondo quanto descritto nel lavoro, i nanocavi di silicio cominciano a formarsi su un supporto costituito da piccole nanoparticelle d’oro, di dimensioni che vanno da 10 a 40 nanometri, o miliardesimo di metro (per confronto, un globulo rosso umano è 100 volte più grande di una di queste particelle).
Le particelle d'oro sono poste nella camera a vuoto del microscopio e poi esposte a un gas contenente silicio: l'oro funge quindi da catalizzatore per la separazione dal gas delle particelle di silicio che vanno poi a formare i nanocavi solidi.
Le particelle sono riscaldate fino a 600 gradi Celsius o più, e ciò causa una fusione in condizioni di “supersaturazione”: l’oro liquido contiene troppo silicio, che perciò precipita in forma solida iniziando la formazione del nanocavo.
"Abbiamo riscontrato che si verifica una singola nucleazione in ogni gocciolina e che tutti tali eventi avvengono in modo controllabile”, ha continuato Stach. "Ciò implica che se si sta cercando di creare dispositivi elettronici basati su queste tecnologie, è possibile prevedere realmente quando sta per iniziare il processo di crescita del cristallo." (fc)

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