NANO – DLD: LA NUOVA TECNOLOGIA LAB – ON – A – CHIP SVILUPPATA DA IBM PER LA RILEVAZIONE PRECOCE DI NEOPLASIE E ALTRE PATOLOGIE
Come riportato dalla rivista Nature Nanotechnology, gli scienziati IBM hanno sviluppato una nuova tecnologia lab-on-a-chip in grado, per la prima volta, di separare particelle biologiche di dimensioni nanometriche, con diametro fino a 20 nanometri (nm), un ordine di grandezza che dà accesso a particelle importanti, come il DNA, i virus e gli esosomi.
Fino ad oggi, la bioparticella più piccola in grado di essere isolata, utilizzando tecnologie on-chip, era circa 50 volte più grande.
L’importanza del progetto sta nella possibilità di isolare particolari particelle nanometriche da analizzare per rivelare eventuali segni di patologie ancor prima della comparsa dei sintomi.
In particolare, il team IBM si è concentrato sugli esosomi come obiettivo per il proprio dispositivo. Il chip, infatti, è in grado di isolare gli esosomi, molecole complesse della grandezza che varia da 20 a oltre 100 nanometri, considerati biomarcatori utili per la diagnosi e la prognosi dei tumori maligni.
Gli esosomi vengono rilasciati all’interno di fluidi corporei facilmente accessibili come il sangue, la saliva o l’urina e rappresentano un prezioso strumento biomedico, perché possono essere utilizzati nell’ambito delle biopsie liquide (a carattere molto meno invasivo di quelle tradizionali) per identificare l’origine e la natura di una neoplasia.
Gli esosomi contengono informazioni sullo stato di salute della cellula originaria da cui vengono rilasciati. La determinazione delle dimensioni, delle proteine superficiali e del carico di acido nucleico trasportato dagli esosomi può fornire informazioni essenziali circa la presenza e lo stato di neoplasie e altre patologie in corso di sviluppo.
IBM sta collaborando con un team della Icahn School of Medicine del Mount Sinai per proseguire nello sviluppo di questa tecnologia lab-on-a-chip e prevede di poterla testare sulle neoplasie della prostata, il tumore più comune nella popolazione maschile degli Stati Uniti.
“La capacità di suddividere e arricchire i biomarcatori su scala nanometrica, in tecnologie basate su chip, apre la strada alla comprensione di patologie come i tumori e di virus come quello dell’influenza o come Zika”, ha dichiarato Gustavo Stolovitzky, direttore del programma di Biologia dei Sistemi Traslazionali e Nanobiotecnologie di IBM Research.
“Il nostro dispositivo lab-on-a-chip è in grado di offrire una soluzione semplice, non invasiva e conveniente per rilevare e monitorare potenzialmente una patologia, anche nelle sue fasi iniziali, molto tempo prima che i sintomi fisici siano evidenti. Questo vantaggio temporale permette ai medici di prendere decisioni più consapevoli e di farlo nel momento in cui la prognosi per le opzioni di cura ha le maggiori probabilità di successo”.
Secondo IBM, nel giro di un anno sarà possibile determinare se questo tipo di strumento può davvero avere successo, rendendo possibile in futuro fare i checkup annuali semplicemente portando dal medico un campione di sangue, saliva o urina.
“Continueremo anche a ridurre i limiti delle dimensioni delle particelle che possiamo separare, con l’obiettivo di scendere al di sotto dei 10 nanometri”, ha detto Joshua Smith, scienziato a guida del team di IBM che lavora al progetto.
LA TECNOLOGIA NANO – DLD
Le tecnologie lab-on-a-chip sono diventate uno strumento diagnostico estremamente utile in medicina, in quanto possono essere significativamente più veloci, portabili e facili da utilizzare dei sistemi attuali nonché richiedere volumi inferiori di campionamento per contribuire a rilevare eventuali patologie. L’obiettivo è quello di ridurre a un singolo chip di silicio tutti i processi necessari per l’analisi di una malattia che normalmente dovrebbe essere effettuata in un laboratorio di biochimica su vasta scala.
Utilizzando una tecnologia chiamata spostamento laterale deterministico su scala nanometrica, o nano-DLD, il dott. Joshua Smith e il dott. Benjamin Wunsch di IBM sono riusciti a sviluppare una tecnologia lab-on-a-chip che permette a un campione liquido di passare, a flusso continuo, attraverso un chip di silicio contenente una gamma asimmetrica di colonne, la quale permette al sistema di separare una cascata microscopica di nanoparticelle, suddividendole in base alle dimensioni fino a una risoluzione dell’ordine delle decine di nanometri. IBM ha già ridimensionato il chip portandolo a 2 cm per 2 cm, proseguendo nello sviluppo per aumentare la densità del dispositivo, in modo da migliorarne la funzionalità.
Proprio come una strada che passa attraverso una piccola galleria consente il passaggio soltanto alle automobili di ridotte dimensioni, costringendo i veicoli più grandi a una deviazione, la tecnologia nano-DLD utilizza una serie di pilastri per deviare le particelle più grandi, consentendo invece alle particelle più piccole di fluire in modo continuo attraverso gli spazi tra i pilastri della matrice, separando in modo efficace questo “traffico” di particelle in base alle dimensioni e senza perturbare il flusso.
Fontanile Nicoletta
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