Biosensori piezoelettrici a risposta in tempo reale per applicazioni ambientali e agro-alimentari
Sito web:
Città
NAPOLI
Settore
Attività dell'impresa
Progettista
DELLA VENTURA BARTOLOMEO; FUNARI RICCARDO
Innovazione
tecnologica
Descrizione
L'attività in oggetto ha previsto la realizzazione di biosensori con caratteristiche di innovatività, sia in termini di biomolecole rivelabili sia per le caratteristiche di portabilità, versatilità e di risposta in tempo reale per applicazioni ambientali ed agroalimentari. In particolare, si è lavorato sulla messa a punto di biosensori piezoelettrici basati sulla tecnologia delle microbilance a cristalli di quarzo (QCM) integrati con un sistema di microfluidica per la rivelazione di inquinanti e pesticidi in alimenti, terreni e acque. L’alta specificità del biosensore è stata ottenuta ancorando alle superfici d’oro delle microbilance anticorpi, mentre la sensibilità è stata ottenuta attraverso l’applicazione di una nuova tecnica di funzionalizzazione denominata PIT (Photochemical Immobilization Technique). Questa tecnica innovativa consiste nell’irraggiamento degli anticorpi con lampada UV producendo gruppi tiolici in grado di legarsi covalentemente alla superficie d'oro del trasduttore in modo da orientare l'anticorpo correttamente per il riconoscimento degli analiti. La realizzazione del biosensore che, già testato a un primo livello laboratoriale, mostra caratteristiche competitive con altre tecnologie con analoga funzione in commercio aprirà nuove frontiere nel campo della tutela ambientale e della sicurezza alimentare, che progressivamente potranno essere esperite sia da parte degli enti preposti al monitoraggio istituzionale che di strutture private che richiedono (o offrono) un costante controllo degli inquinanti ambientali e agroalimentari.
Benefici ambientali
Il particolare biosensore oltre ad avere caratteristiche di maggiore economicità (costi contenuti e contenibili dell’apparecchio e della componentistica del sensore) rispetto ai biosensori normalmente utilizzati per i monitoraggi dei pesticidi e degli allergeni, registra una maggiore versatilità sia rispetto al numero di molecole e di classi di molecole da poter indagare, sia rispetto alle matrici ambientali (aria, acqua, suolo) nonché rispetto alla possibile combinazione in serie per aumentare la gamma di analisi per ciascun prelievo. A queste valenze si aggiunge il minore tempo necessario per effettuare le analisi. In un contesto come quello campano, e più in generale meridionale, le tante criticità connesse all’ambiente rendono lo sviluppo del biosensore in questione sicuramente competitivo e in grado di prospettare nuova domanda, sia pubblica che privata non solo per la sua commercializzazione, ma anche per erogare servizi laboratoriali. Analogamente, la possibilità di analizzare e controllare in loco ed in tempo reale alcuni parametri chimici importanti nei sistemi di distribuzione delle acque si avvarrà di un sistema miniaturizzato di analisi, concepito come un analizzatore “da tasca” (le cui proprietà fondamentali siano, per l’appunto, le dimensioni compatte, e la conseguente “trasportabilità”) che definisce un importante mercato in se: utenti potenziali per un tale analizzatore (compatto e robusto) potrebbero essere, ad esempio, esploratori, turisti, missionari, lavoratori in zone isolate e disagiate di paesi in via di sviluppo e, più in generale, tutti quegli uomini che vivono, lavorano o viaggiano che sono a rischio di inquinamento delle acque. Con riferimento alle attività di controllo, oltre quelle essenziali svolte da parte degli organi istituzionali, talora limitate dalla indisponibilità di risorse economiche, è significativa la domanda di controlli aggiuntivi da parte del pubblico, dai semplici cittadini alle organizzazioni degli stessi, in progressivo incremento in linea con le politiche che individuano nella partecipazione attiva dei cittadini una forma strategica di miglioramento della qualità di vita e della sostenibilità di utilizzo delle risorse naturali.
Altri benefici ambientali
Minor ricorso a trasporto e logistica
Valutazione
Uno strumento quale quello sviluppato nella presente proposta progettuale tesa alla determinazione quantitativa di inquinanti ambientali ed agroalimentari attraverso una metodologia che ne consente l’applicazione in real time e in continuo, trova sicuramente forte interesse per garantire la sicurezza alimentare. Lo sviluppo della tecnologia basata sui sensori costituiti da microbilance a cristalli di quarzo dotate di rivelatori a base di anticorpi rappresenta una frontiera di interesse per settori produttivi dove forte è l’interfaccia qualità ambientale – qualità degli alimenti. La messa a punto di strumenti capaci di effettuare rilevazioni in tempo reale in aziende agricole, magazzini di confezionamento degli ortaggi o fabbriche agroalimentari, rappresenterebbe un’innovazione interessante per la possibilità di analizzare derrate alimentari prima della loro immissione in commercio o nei processi produttivi industriali. Realisticamente, un primo passo nello sviluppo tecnologico può essere dato dalla messa a punto di specifiche combinazioni anticorpo-analita o anticorpo-allergene di particolare rilevanza per i settori produttivi. Il metodo proposto, data la rapidità, la selettività ed il costo ridotto potrebbe aiutare moltissimo lo studio di impatto sull’ambiente del rilascio di nuove sostanze xenobiotiche. Infatti, spesso, si avrebbe la necessità di sottoporre ad analisi un numero elevato di soggetti con dispendio di risorse talvolta insostenibile come ad esempio nello studio di ambienti naturali quali foreste e parchi naturali o di popolazioni d’insetti utili che possano trovarsi a contatto con la nuova molecola. Anche in tema di monitoraggio della qualità delle acque si sta rivelando come un’assoluta necessità l’accuratezza e la costanza per gli operatori degli acquedotti, dei sistemi di distribuzione/trattamento delle acque. Queste caratteristiche del sensore permetterebbero di monitorare acque, terreni e in generale matrici contaminate anche a distanza. Ovvero, il controllo in remoto del dispositivo consentirebbe di creare una rete di monitoraggio in grado di coprire i punti critici del territorio.
