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Progetto bioinanosensori

 
 

Nanobiosensors last generation for milk biosafety

La valorizzazione delle possibili caratteristiche funzionali e dietetiche del latte vuole rispondere alla crescita della domanda di beni e servizi correlati alla tutela della

salute, in particolare per quanto riguarda l’infanzia e la terza età. Il rapido invecchiamento delle popolazioni e la crescente consapevolezza del valore della salute fisica impone un approccio integrato di tecnologie atte a salvaguardare il consumatore nell’intera catena “dal campo alla tavola” anche attraverso la creazione di sistemi analitici innovativi di controllo della “qualità degli alimenti” e della tracciabilità e della rintracciabilità lungo tutta la filiera produttiva alimento-animale-prodotto. La valorizzazione del prodotto latte e derivati non può prescindere dalla considerazione della problematica relativa alla presenza di  contaminanti. La contaminazione degli alimenti rappresenta uno dei principali problemi nel settore alimentare sia per i risvolti di sanità pubblica che per la vitamerceologica dell’alimento. L’analisi chimica è essenziale nella valutazione del rischio e diverse procedure analitiche sono state sviluppate per individuare sostanze chimiche e contaminanti ambientali; tuttavia questo approccio non è sufficiente quando è richiesta una rapida riposta e multianalita. Scopo del presente progetto è quello di progettare e realizzare un rapido sistema di screening della presenza di batteri patogeni e tossine nel latte. Tale sistema prevede l’impiego dell’imaging molecolare mediante microscopia Raman utilizzando supporti nanoparticellari di opportuni materiali in grado di amplificare il segnale Raman (Surface-EnhancedRaman Scattering (SERS)) del contaminante. Le nanostrutture potranno essere nanoparticelle sferiche, cresciute con approccio bottom-up su materiali mesoporosi di opportune dimensioni su supporti di silicio o quarzo, opportunamente rivestite di Raman labels e funzionalizzate con anticorpi specifici per la molecola target. Taliìoparticelle formeranno un film continuo di alcuni mm2 una volta inglobate nei pori dei materiali mesoporosi, sui quali verrà applicata una goccia del latte inesame. La presenza del patogeno sarà identificata mediante indagine Raman e effetto SERS del film. Potrà, inoltre, essere studiato un opportuno micro-Raman portatile per uno screening rapido sul campo e maggiormente commercializzabile. Il ritiro dal commercio di alimenti contaminati da patogeni o tossine hanno degli effetti drastici sull’industria alimentare e sui consumatori, per tale motivo si sente l’esigenza di sviluppare metodi veloci di detection a basso costo che precedano la fase di commercializzazione dei prodotti. I biosensori sono potenzialmente in grado di fornire risultati rapidi ed efficaci in molto meno tempo rispetto ai metodi  convenzionali. Essi vengono utilizzati per un’ampia varietà di applicazioni, da quelle mediche a quelle ambientali e alimentari, e sono in grado di rilevare analiti velocemente in tempo reale, inoltre sono dispositivi portatili che consentono l’individuazione multiplex sia in campo che in analisi di laboratorio (Morris et al., 2005).

I biosensori offrono enormi vantaggi rispetto ad altre tecniche di analisi comunemente utilizzate, tra cui la sensibilità di rilevazione nell’ordine nano molare per le tossine e sono i livelli di 100 CFU (colonie formanti colonia) per i batteri. Il rilevamento rapido può produrre risultati utili e tempestivi per il campione in questione permettendo di adottare provvedimenti riparativi per prevenire il manifestarsi di un danno diffuso. Gli sviluppi nel campo della strumentazione hanno permesso la miniaturizzazione dei biosensori in modo da facilitare l’impiego di biosensori piccoli e sofisticati per il controllo degli alimenti e della loro eventuale contaminazione.

La novità del nostro approccio sarebbe quella di utilizzare un metodologia semplice per rilevare gli agenti presenti negli alimenti che possono costituire una minaccia per la salute umana, utilizzando un approccio spettroscopico molto affidabile in modo da poter avere informazioni utili in pochi minuti. In particolare si vuole utilizzare la spettroscopia Raman e l’effetto SERS per la detection di tossine e patogeni alimentari. L’incidenza di patologie di origine alimentare è notevolmente aumentata negli ultimi 20 anni, con circa un quarto della popolazione mondiale ad alto rischio di infezioni (Oliver et al., 2005).

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