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MICROSISTEMI/ C’è un contaminante alimentare? Con i biosensori scoprirlo è un attimo

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Foto: Imagoeconomica  Foto: Imagoeconomica

Un biosensore è un dispositivo analitico  in grado di convertire un’attività biologica in un segnale (elettrico, ottico o acustico) misurabile, mediante la stretta integrazione di un elemento biologico sensibile con un sistema strumentale di trasduzione, acquisizione e analisi dei dati. Questi dispositivi sfruttano le caratteristiche di specificità, affinità e reattività di molte molecole biologiche naturali (anticorpi, enzimi, DNA) o di  altri mediatori biologici, come i polimeri a stampo molecolare (recettori biomimetici) e gli aptameri (oligomeri di acidi nucleici in grado di legare selettivamente le specifiche molecole d’interesse). I principali vantaggi nell'utilizzo dei biosensori sono: elevata specificità e sensibilità, semplicità e rapidità d’uso, basso costo, velocità di risposta, minore pretrattamento del campione, piccole dimensioni e facilità di trasporto per misurazioni in situ. Inoltre i biosensori possono essere rigenerati e riutilizzati per ripetute analisi.

Quindi interessano un settore come l’agroalimentare?

Proprio per le peculiari caratteristiche appena indicate, la biosensoristica mostra un grande potenziale applicativo nel settore agroalimentare. Particolare interesse è rivolto allo sviluppo di sistemi multianalita, quali ad esempio i microarray (matrici ordinate di elementi biologici sensibili), in grado di individuare la contemporanea presenza di più sostanze chimiche o di più agenti patogeni, per applicazioni legate alla qualità e alla sicurezza dei prodotti alimentari. Questo tipo di dispositivi trova applicazione nell’analisi rapida di screening di materie prime e prodotti per l’individuazione di contaminanti e può essere utilmente impiegato anche nel riconoscimento di pattern molecolari per stabilire origine e qualità dei prodotti.

In particolare, quali sono le principali linee di ricerca ENEA sui biosensori e microarray?

ENEA è impegnata, attraverso le sue diverse Unità Tecniche, su molteplici aspetti  correlati con lo sviluppo di biosensori: sviluppo e applicazione di tecnologie di sintesi e deposizione di film sottili e di tecniche di immobilizzazione e di funzionalizzazione delle superfici; sviluppo e caratterizzazione (morfologica, strutturale e funzionale) di nanomateriali a base di carbonio; assemblaggio di nanostrutture e realizzazione di interfacce bio-inorganiche; applicazioni HPC (Calcolo ad Alte Prestazioni). Parallelamente vengono studiate le possibilità applicative in diversi settori, quali: energia, nuove tecnologie, ambiente, salute, agroalimentare. Le attività nel settore agroalimentare vengono portate avanti dall’Unità Tecnica Sviluppo Sostenibile e Innovazione del Sistema Agroindustriale (UTAGRI). Alcuni esempi riguardano lo sviluppo di biosensori per l’individuazione di contaminanti (erbicida 2,4-D) nelle acque potabili, di residui di farmaci veterinari (antibiotici β-lattamici) nel latte, di batteri in prodotti di IV gamma (insalate in busta) e di micotossine (fumonisina B1, aflatossina B1, ocratossina A) negli alimenti. In particolare le linee di ricerca portate avanti nei laboratori della Dr.ssa Lucia Mosiello riguardano attualmente lo sviluppo di immunosensori e di biosensori di affinità di nuova generazione basati su aptameri, l’impiego della tecnologia QCM (Quartz Crystal Microbalance) per la rivelazione nanogravimetrica e la realizzazione di dispositivi basati su piattaforma microarray.

Trattandosi di ambiti così delicati come l’alimentazione e la salute, cosa si può dire circa la qualità e l’affidabilità delle misure chimiche e biologiche ottenute con i sensori oggi disponibili?



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