Chiralab - Prin 2017

  Wednesday, June 12, 2019

“Chiralab: verso uno strumento economico e portatile per la bioanalisi basata su test di luminescenza e assorbimento enantiospecifici”, coordinato da Marco Giovanni Bettinelli, docente del dipartimento di Biotecnologie, è tra i progetti dell’università di Verona finanziati dal bando Prin 2017. Il programma Prin è destinato al finanziamento di progetti di ricerca pubblica, allo scopo di favorire il rafforzamento delle basi scientifiche nazionali e rendere più efficace la partecipazione alle iniziative relative ai Programmi Quadro dell’Unione Europea. Il meccanismo di assegnazione dei fondi del Miur è basato su precisi principi guida: l’alto profilo scientifico del coordinatore nazionale e dei responsabili di unità operativa; l’originalità, adeguata metodologia, impatto e fattibilità del progetto di ricerca; la finanziabilità dei progetti in ogni campo di ricerca; un adeguato sostegno finanziario garantito dal Miur.

“Sfrutteremo l'omochiralità biomolecolare per diversi obiettivi - dice Bettinelli - che poi convergeranno in un unico obiettivo ambizioso: mettere a punto un rivoluzionario strumento prototipo per bioanalisi basato su spettroscopie chirottiche, utilizzando solo dispositivi optoelettronici moderni. Questo permetterà di poter fare a meno di soluzioni costose per la produzione e rilevazione di luce polarizzata circolarmente (CP) e luce monocromatica (sorgenti, modulatori di polarizzazione, rilevatori). Il nostro è un team multidisciplinare con competenze complementari che vanno dalla chimica organica ed inorganica sintetica alla spettroscopia, dalla caratterizzazione di molecole e materiali alla fabbricazione e al collaudo di dispositivi”.

“Il progetto si svilupperà analizzando i complessi di ioni lantanidi (Eu, Tb e Sm), che possono avere linee di emissione luminose nel visibile che, in ambiente chirale, danno luogo a forte luminescenza circolarmente polarizzata (CPL). Grazie alla nostra solida conoscenza del fenomeno, saremo in grado di preparare nuovi complessi chirali di tali ioni con efficiente CPL, che saranno utilizzati per la fabbricazione di sorgenti di luce CP, in particolare gli innovativi CP-OLED. Le molecole organiche coniugate che sintetizzeremo, decorate con gruppi chirali selezionati da singoli composti naturali (chiral pool), formeranno strutture chirali supramolecolari, che potremo studiare e governare per ottenere un’alta CPL a banda larga. Gli stessi strati ordinati di molecole organiche saranno valutate in base alla loro efficienza, in termini di dicroismo circolare (CD) e i migliori campioni (alto rapporto di dissimmetria CD) saranno utilizzati per progettare e realizzare rivelatori CP-sensibili, che saranno utilizzati per riconoscere e quantificare la luce CP originata dai test analitici che svilupperemo”.

Un interruttore chirottico è un sistema con spettri CPL o CD che cambiano in risposta ad uno stimolo esterno. Il caso più tipico è la situazione in cui un reporter achirale diventa chirale in seguito all’interazione con un substrato, e gli spettri CD o CPL passano da 0 ad un segnale non-0. Si svilupperanno interruttori CPL e CD nel visibile, dove lo stimolo sarà costituito da un bioanalita. L’intensità di segnale CPL e/o CD (eventualmente attraverso metodi raziometrici) fornirà una valutazione quantitativa dell'analita. Esistono già numerosi metodi CD per la quantificazione di molecole biologicamente rilevanti, mentre solo alcuni utilizzano la CPL.

“Ne svilupperemo quindi di nuovi – conclude Bettinelli - adatti alle gamme spettrali che vogliamo ottenere, ispirandoci a quanto già presente in letteratura. In generale, i metodi chirottici sono intrinsecamente specifici, perché forniscono risposte diverse ad analiti diversi (in particolare segnali opposti per una coppia di enantiomeri). Sono anche selettivi, perché rispondono solo alle specie chirali, mentre tutte le componenti achirali rimangono silenti. La CPL sfrutta anche la sensibilità, tipica della spettroscopia di emissione. Il nostro ambizioso obiettivo finale sarà quello di utilizzare i nostri dispositivi CP (sorgenti luminose e rilevatori) per progettare e costruire uno strumento prototipo chirottico dedicato, basato su componenti elettroniche plastiche. Sarà leggero, portatile ed economico, e sarà accompagnato da almeno uno dei test analitici basati sui nostri interruttori chirottici per rilevare e quantificare molecole biologicamente rilevanti. Nel campo dei metodi chirottici, questo sarà il primo a poter essere utilizzato come strumento per test point-of-care o point-of-analysis”.



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