Un sensore ultrasensibile rileva molecole identiche con effetti opposti

In natura esistono molecole che, pur avendo la stessa composizione, si comportano in modo opposto perché sono immagini speculari l'una dell'altra: le cosiddette molecole chirali.

Il sistema può essere utilizzato nella diagnosi precoce rilevando biomolecole a concentrazioni estremamente basse, nell'analisi e nel controllo qualità di prodotti farmaceutici e nel monitoraggio in tempo reale dei processi biologici senza l'uso di marcatori fluorescenti. Foto: IFSC

Per facilitarne la differenziazione, i ricercatori dell'Istituto di Fisica São Carlos dell'Università di San Paolo e dell'Istituto Nazionale delle Telecomunicazioni del Brasile hanno sviluppato un sensore ultrasensibile in grado di identificare queste strutture a concentrazioni minime o addirittura come molecole isolate.

Il dispositivo è costituito da nanodischi che hanno la proprietà di confinare e amplificare i campi elettromagnetici, consentendo il rilevamento delle molecole attraverso la risposta ottica che producono in prossimità dei dischi.

In pratica, il sensore "vede" la molecola attraverso la sua risposta ottica, rivelata dalla sua interazione con la luce.

I nanodischi, costituiti da strati alternati di oro e un materiale magneto-ottico, creano un campo elettromagnetico che "costringe" la molecola chirale a rivelare il suo orientamento spaziale con un'intensità molto maggiore di quella della luce normale.

Testato in simulazioni al computer, il sistema può essere utilizzato per l'identificazione di biomolecole, il controllo di qualità farmaceutico e il monitoraggio in tempo reale dei processi biologici.

Le molecole chirali sono quelle che non possono essere sovrapposte alle loro immagini speculari, come nel caso della mano destra e della mano sinistra.

Questa proprietà è comune nelle molecole fondamentali per la vita, come amminoacidi, proteine, carboidrati e lipidi, e si verifica anche in molti farmaci.

La chiralità è importante perché due molecole con la stessa composizione ma chiralità opposte, chiamate enantiomeri, possono avere comportamenti biologici diversi.

Ciò influenza le interazioni biochimiche e le risposte ai farmaci nell'organismo umano.

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