I nanorisonatori: bilance infinitesime che “pesano” e riconoscono le molecole per uso medico e non solo

23 Settembre 2019
nanorisonatori

L’identificazione delle molecole diventa più rapida e precisa grazie al “weak-coupling”, l’effetto di risonanza che è al centro della ricerca del NaMeS group al Politecnico di Torino, pubblicata su Nature Communications

 

Large-scale parallelization of nanomechanical mass spectrometry with weakly-coupled resonators” è il titolo della ricerca che è stata pubblicata su Nature Communications: la ricerca è di Stefano Stassi e Carlo Ricciardi, ricercatore e docente del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino, in collaborazione con l’Istituto Italiano di Tecnologia e l’Università di Melbourne.

Lo studio affronta il problema dell’identificazione delle molecole: ad oggi la metodologia più utilizzata è la spettrometria di massa, in uso ad esempio negli aeroporti per la rilevazione di sostanze stupefacenti o per le analisi di contaminanti chimici. La tecnica, analizzando un campione, mette in movimento e “spacchetta” le molecole atomo ad atomo per il riconoscimento. Tecnica che però presenta alcuni limiti quando applicata alle analisi del sangue: in primo luogo l’identificazione delle biomolecole, che essendo più grandi e più pesanti, oltre a “far fatica” a muoversi, una volta divise perdono la loro funzionalità biologica; e in secondo luogo la grandezza e la velocità di elaborazione degli strumenti che non possono essere “portatili” e a basso costo.

La ricerca dimostra che i nanorisonatori possono essere un’alternativa più veloce e ad ampio spettro: si tratta di minuscole travi di silicio che vibrano a una propria frequenza, frequenza che, entrando in contatto con una determinata molecola che viene “pesata” come fosse su una bilancia, subisce una variazione. Grazie a questa variazione, che è diversa da molecola a molecola ed è tanto più ampia quanto più piccolo è il risonatore-bilancia, si può effettuare una identificazione diretta, senza necessità di “spacchettare” la molecola. Un processo che da oggi può essere moltiplicato: si possono predisporre schiere di nanobilance che in contemporanea entrino in contatto con diverse particelle. Ed è qui il fulcro della ricerca: il “weak-coupling”, o “accoppiamento debole”, è l’effetto di interferenza tra risonanze che rende possibile recuperare i dati di centinaia di nanobilance, in modo molto veloce, misurando un unico e solo nanorisonatore. Infatti, durante il processo di “pesatura”, ogni nanobilancia – che cambia la sua frequenza in contatto con la molecola – interferisce anche con gli altri nanorisonatori della fila, creando delle piccole interferenze nello spettro di risonanza, il weak-coupling appunto. Disturbi di frequenza che sono stati trasformati in vantaggi: analizzandoli è possibile identificare e quantificare tutte le altre molecole senza misurare direttamente tutti i nanorisonatori della fila, ma ricavando le informazioni da un’unica misurazione.

Siamo molto soddisfatti perché questa ricerca potrà avere impatto sia nella ricerca fondamentale che nella vita di tutti i giorni – dichiara Carlo Ricciardi – Da un lato infatti la trattazione fisico-matematica completa permetterà di studiare il fenomeno di weak-coupling in campi diversissimi come l’ottica, l’acustica, le telecomunicazioni, e così via. Dall’altro, i nanorisonatori meccanici potranno rendere portatile la spettrometria di massa di biomarcatori medici, consentendo analisi più precise, diagnosi precoci e terapie personalizzate”.

 

Fonte: Politecnico di Torino

ARTICOLI CORRELATI

Kruss

Uno strumento portatile e veloce per il controllo della qualità dei lavaggi industriali

KRUSS ha presentato una nuova innovativa soluzione per quanto riguarda il controllo della qualità dei...

DuPont

L’affidabilità degli indumenti di protezione chimica DuPont per i lavoratori di Dow

Quello di Stade è il più grande sito produttivo tedesco del gruppo chimico globale Dow

Responsible Care

Presentato il 25esimo Rapporto Responsible Care

Nozze d’argento tra industria chimica in Italia e sostenibilità: sono stati presentati la scorsa settimana a Rimini i dati del 25esimo...

Pin It on Pinterest

Share This