Prestazioni del biosensore raddoppiate
Sistema di alcol ossidasi per la determinazione precisa dei valori metabolici
Annunci
Automonitorare la glicemia e regolare l'insulina secondo le necessità: I biosensori lo rendono possibile per le persone con diabete, in modo rapido e senza bisogno di un laboratorio. I biosensori sono utilizzati anche in altri settori, ma molte applicazioni promettenti richiedono una maggiore precisione. Ad esempio, la misurazione dei livelli di creatinina, un importante indicatore della funzione renale, è stata finora troppo imprecisa. Di conseguenza, il pieno potenziale dei biosensori rimane inutilizzato.
Nicolas Plumeré, professore di Elettrobiotecnologie alla TUM, Huijie Zhang, ex ricercatore presso la sua cattedra e ora professore di Nuove Energie presso la Nanjing University of Science and Technology in Cina, e Mohamed Saadeldin, dottorando della TUM, hanno deciso di cambiare questa situazione. In uno studio di laboratorio, l'accuratezza dei biosensori di ossidasi per il glucosio, il lattato e la creatinina è aumentata da circa il 50% al 99%, senza la necessità di una calibrazione preliminare. Il lattato, ad esempio, viene misurato per il monitoraggio di pazienti gravemente malati. Secondo il team, questa scoperta apre campi di applicazione completamente nuovi. I risultati sono stati pubblicati su Science Advances.
Lo spazzino dell'ossigeno fa ordine all'interno del sensore
La precedente mancanza di precisione deriva dal modo in cui funzionano questi sensori. Essi utilizzano ossidasi, enzimi che convertono sostanze come il glucosio in gluconolattone ed elettroni. Gli elettroni vengono trasferiti agli elettrodi incorporati nel sensore, generando una corrente elettrica. Più alta è la concentrazione di una sostanza, più forte è la corrente visualizzata. Il problema: le ossidasi non si limitano a trasferire gli elettroni all'elettrodo, ma li trasferiscono anche all'ossigeno presente nell'ambiente. Questi elettroni "persi" non contribuiscono alla corrente, indebolendo il segnale e facendo apparire la concentrazione misurata più bassa di quella reale.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno sviluppato uno scavenger di ossigeno: un'ossidasi alcolica che consuma l'ossigeno in eccesso convertendolo in acqua. L'aspetto cruciale è che l'alcol ossidasi non reagisce con le sostanze bersaglio: glucosio, creatinina o lattato. Dopo questa "pulizia", rimane solo una minima quantità di ossigeno, consentendo all'ossidasi primaria di trasferire quasi tutti gli elettroni al sensore.
Dalla sanità all'agricoltura
"Vediamo un'ampia gamma di applicazioni nuove e ampliate e il potenziale per eliminare alcuni esami di laboratorio in futuro", afferma Nicolas Plumeré. "Nella medicina personalizzata, questi biosensori potrebbero aiutare a calibrare i dispositivi indossabili, fornendo dati sanitari più affidabili, rilevando precocemente i problemi e supportando un dosaggio preciso dei farmaci. C'è anche un potenziale nell'assistenza sanitaria guidata dall'intelligenza artificiale, che dipende da grandi insiemi di dati che i biosensori migliorati potrebbero aiutare a generare".
Plumeré vede opportunità anche al di là della medicina e sta già lavorando ad applicazioni pratiche. Sulla base del progetto di ricerca LiveSen-MAP, il suo team ha sviluppato un test basato sullo stesso principio per misurare il contenuto di azoto nelle piante di grano. Ciò consente di regolare la concimazione in loco, evitando la sovraconcimazione. Per gli agricoltori, ciò significa costi inferiori e un minore impatto ambientale.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
Questi prodotti potrebbero interessarvi
