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Sul principio del tornasole

MICROBE DETECTOR A nanoparticle-based sensor changes color from yellow to red as the concentration of bacteria in water increases (right to left).

Nel Journal of the American Chemical Society, un gruppo di chimici guidato da Vincent Rotello, all’università del Massachusetts (Amherst), descrive una striscia di carta che intinta nell’acqua, in soli 10 minuti ne indica la concentrazione di batteri.

ANNO INTERNAZIONALE DELLA CHIMICA – L’acqua infetta è la prima causa di mortalità, infantile soprattutto, nei paesi poveri e per ora i test per determinare la presenza o meno di patogeni sono costosi, ci mettono giorni a fornire una risposta e richiedono laboratori e personale specializzato che nel terzo mondo sono rari. Da oltre un secolo si cercano metodi veloci e facili da usare sul campo, insomma l’equivalente della cartina al tornasole inventata da Louis J. Gay-Lussac quasi due secoli fa (s’impara nelle scuole francesi, ma potrebbe essere un caso di sciovinismo…).

Dopo molti insuccessi, una ricerca finanziata dalla National Science Foundation ha ripreso quell’idea antica, sotto una forma high-tech, e ottenuto un primo risultato. Vincent Rotello e i suoi colleghi hanno cosparso carta da filtro con una miscela di nanoparticelle d’oro trattate per avere una carica positiva, di enzima beta-galattosidasi a carica negativa così s’attacca all’oro, e di un colorante, non il tornasole ma il rosso di clorofenolo – chlorophenol-red-β-D-galactopyranoside, per la precisione. La tintura non può reagire né con l’oro né con l’enzima, ormai neutralizzati. Quando il pezzo di carta viene immesso in acqua nella quale sono presenti batteri, questi staccano l’enzima dal metallo per prenderne il posto, l’enzima liberato reagisce con la tintura e da gialla la fa diventare rossa.

Basta una singola molecola di beta-galattosidasi a far virare molte molecole di colorante, il che consente di risparmiare  sulle nanoparticelle d’oro alle quali si legano e quindi di limitare i costi. Per ora le cartine fatte in laboratorio reagiscono a una concentrazione di 10.000 batteri per millilitro. Non è altissima, però alcuni batteri sono letali a densità molto minori e i ricercatori stanno già provando a rendere le cartine capaci di rivelare la presenza di 10-100 batteri al millilitro. Il passo successivo spetterùà ai biochimici e consisterà nell’identificare enzimi specifici per singoli patogeni.

Si tratta solo della dimostrazione che il principio del tornasole funziona, è vero. Ma se si riuscirà ad applicare in maniera selettiva, invece che all’insieme dei batteri, domani nei kit di pronto soccorso distribuiti ai volontari durante le emergenze umanitarie potrebbero esserci cartine specifiche per amebe, vibrioni, colibacilli, shighelle…

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