Ricercatori del DSCG simulano nanocubi per la diagnosi precoce Alzheimer e Parkinson
Identificare 'l'impronta digitale' di proteine e biomarcatori quando sono ancora presenti in minime tracce, riuscendo così a fare una diagnosi precoce di malattie neurodegenerative, come Alzheimer e Parkinson. Questo lo scopo dello ricerca coordinata da un team di ricercatori dell'Istituto di fisica applicata (Ifac-Cnr), a cui ha collaborato il gruppo di ricerca della prof.ssa Menziani del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche di Unimore, insime ai colleghi dell'Istituto di microelettronica e microsistemi (Imm-Cnr) e dell'Università statale di Saratov (Russia).
La ricerca è stata pubblicata su Acs Nano, rivista scientifica collegata all'American Chemical Society, in un articolo dal titolo "Site Selective Surface-Enhanced Raman Detection of Protein".
Alla notizia è stata data ampia diffusione sulla stampa.
"La metodologia si basa sull'attivazione laser di nanocristalli (cristalli che hanno dimensioni dell'ordine del nanometro, unità di misura equivalente a un miliardesimo di metro) d'argento a forma di cubo; attivazione che consente di identificare molecole precursori della malattia presenti nei fluidi biologici (sangue, urina, fluido cerebrospinale)", spiega Paolo Matteini dell'Ifac-Cnr, primo autore del lavoro e coordinatore del team. “L’irraggiamento laser ‘accende’ infatti i nanocristalli producendo un intenso campo elettrico che amplifica di circa un milione di volte il segnale delle molecole aderenti alla superficie dei nanocristalli stessi. Il segnale così rivelato fornisce informazioni uniche su composizione e struttura della biomolecola, che viene riconosciuta anche in minime tracce”. “Mediante un nuovo microscopio elettronico a scansione, installato presso i laboratori di Catania - aggiunge Giuseppe Nicotra, ricercatore dell’Imm-Cnr - è stato possibile analizzare la struttura cristallina dei vertici del nanocubo, rivelandone una disposizione ‘a gradini’, che intercetta efficacemente le biomolecole in soluzione”, Gli esperimenti condotti finora hanno dimostrato la validità di questo approccio. “La metodica consente di sviluppare test diagnostici per il riconoscimento precoce di biomarcatori di patologie neurodegenerative”, conclude Roberto Pini, direttore dell’Ifac-Cnr. “La strada è però ancora lunga: sarà infatti necessaria un’accurata fase di test preliminari per classificare la complessità dell’impronta ottica dei vari biomarcatori prima che questa tecnica risulti affidabile per l’uso clinico”.
Il gruppo di ricerca Unimore della prof.ssa Maria Cristina Menziani si è occupato dell’elaborazione di modelli per la simulazione al computer del sistema nanocubo in interazione con la proteina responsabile del segnale. Dallo studio computazionale si ottengono informazioni a dettaglio atomico degli aminoacidi che interagiscono con le diverse zone del nanocubo (facce, spigoli, angoli). Queste informazioni sono determinanti per l’interpretazione dell’ “impronta digitale” della proteina rilevata dall’attivazione laser del nanocristallo. Inoltre le simulazioni al computer permettono anche di progettare rivestimenti polimerici del nanocubo che indirizzino le proteine verso gli spigoli del nanocubo, le zone in cui il segnale viene maggiormente amplificato e quindi più interessanti dal punto di vista diagnostico.