Progetto “MultiPath”

 

PO FESR 2014-2020 – Obiettivo specifico 1.1 – “PROGETTI TRASFERIMENTO TECNOLOGICO E DI PRIMA INDUSTRIALIZZAZIONE PER LE IMPRESE INNOVATIVE AD ALTO POTENZIALE PER LA LOTTA ALLE PATOLOGIE ONCOLOGICHE –  CAMPANIA TERRA DEL BUONO”

Ogni anno milioni di persone nel mondo si ammalano e muoiono a causa di patologie causate direttamente o indirettamente dall’inquinamento ambientale. I decessi sono attribuibili ad oltre un centinaio di patologie, fra le quali: ictus, malattie cardiovascolari, tumori, malattie respiratorie croniche e malattie infettive. L’inquinamento dell’aria, dell’acqua e del suolo, ma anche i cambiamenti climatici, le radiazioni ultraviolette e l’esposizione ad agenti chimici, rendono l’ambiente in cui viviamo poco salubre e pericoloso, soprattutto per le fasce di popolazione più vulnerabili, ovvero anziani e bambini. Diventa quindi indispensabile per la tutela della salute dell’uomo il monitoraggio dei contaminanti e lo sviluppo di nuove tecnologie di rilevamento. In questo scenario, la nanotecnologia offre opportunità per rendere la produzione alimentare più sostenibile fornendo sensori migliori per il monitoraggio di proprietà e processi fisici, chimici o biologici. Ad esempio, i nanosensori possono consentire di rilevare sensibilmente l’umidità, il pH, gli agenti patogeni, i residui di pesticidi o le tossine nel suolo, nell’acqua, nell’aria, nei tessuti delle piante o nei prodotti alimentari, nonché fornire dati sulla qualità del terreno, controllo delle malattie o sicurezza alimentare ad alta risoluzione spaziale e temporale. Le promettenti opportunità identificate mediante tecnologie nano-enabled per migliorare la sostenibilità dei sistemi agroalimentari includono: i) sensori per il controllo di sostanze chimiche, per la valutazione di proprietà e processi fisici, chimici o biologici e per la rilevazione di agenti patogeni o tossine, ii) nanosensori per il monitoraggio ambientale e alimentare e il rilevamento degli agenti patogeni.

In questo contesto, il progetto MultiPath- “Multiplex nanostructured platform for label-free detection of food-born pathogens and carcinogenic pesticides”  ha permesso di applicare la tecnologia antibody-antigen recognition a quella dei biosensori ottici plasmonici “label free” con sistema di rilevamento SERS (Raman amplificato) per diagnosticare in modo altamente sensibile e specifico la presenza di contaminanti pesticidi organici abiotici (glifosato, thiram) e biotici/anabiotici (rispettivamente batteri e virus) in soluzione acquose di matrici complesse. Si è realizzato un prodotto di grande utilità, capace di rilevare non solo in modo efficace, ma anche estremamente rapido la presenza di agenti patogeni e contaminanti in matrici acquose. Il prototipo sviluppato in collaborazione con la società Cosvitec Scarl (capofila del progetto) e l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno di Portici (D.ssa Giovanna Fusco), è estremamente competitivo sul mercato per almeno due  motivi: in primo luogo, la rapidità di analisi che è assolutamente vantaggiosa rispetto ai tempi ad oggi necessari per la ricerca di contaminanti specifici attraverso i metodi tradizionali e, inoltre, la possibilità di realizzare un impianto portatile di lettura del biosensore che consenta di applicare questa analisi in situ. In questo modo si possono superare gli svantaggi offerti dai metodi tradizionali, che includono metodi molecolari di PCR oppure l’isolamento colturale, o separazione dei prodotti mediante HPLC.

In dettaglio, con il progetto MultiPath, si sono realizzati tre obiettivi fondamentali: A) Sono stati progettati, simulati e fabbricati nanomateriali artificiali con risonanze plasmoniche appartenenti alla famiglia dei quasi-cristalli e dei metamateriali con migliorate modulabilità e sensibilità rispetto ai tradizionali biosensori a risonanza plasmonica. B) E’ stato realizzato un vetrino sul quale sono present i 4 nanosensori funzionalizzati   per l’analisi da effettuare in campo così come previsto dal progetto di 4 diversi contaminanti; C) E’ stato progettato e realizzato un prototipo compatto di sensing per l’analisi in campo di tipo SERS per l’individuazione specifica di 4 specifici target analitici  così come previsto.

Gli ulteriori sviluppi della ricerca si propongono di creare la base per la produzione a livello industriale di prototipi equivalenti ma rivolti al rilevamento di patogeni e contaminanti chimici diversi in matrici diverse.