Un dispositivo portatile per analisi decentrate del glutine nel cibo è all’orizzonte
La celiachia colpisce tra l’1 % e il 2 % della popolazione europea, con un costo diretto per la sanità pubblica stimato attorno ai 3 milioni di euro l’anno. I sintomi di chi soffre di malattia celiaca possono essere gravi. Le reazioni autoimmuni provocano la distruzione dei villi intestinali, protrusioni simili a dita localizzate nell’intestino tenue, e causano una riduzione nell’assorbimento dei nutrienti, potenziale malnutrizione e danni permanenti all’intestino.
I problemi e le soluzioni proposte
«Non si conoscono trattamenti medici efficaci per curare la malattia celiaca e la terapia consiste esclusivamente in una rigida dieta priva di glutine, da seguirsi per tutta la vita», evidenzia Alessandra Maria Bossi, coordinatrice del progetto GEMS e assistente universitaria presso il dipartimento di biotecnologie dell’Università di Verona. «L’obiettivo cardine del progetto GEMS era dunque quello di ideare un sensore chimico portatile per analizzare il contenuto di glutine nei cibi in modo rapido e decentrato». In cima alla lista dei criteri da rispettare per tale sensore vi erano: offerta di un alto valore commerciale, rapidità, basso costo e robustezza, unita tuttavia a sensibilità dello strumento. Attualmente i kit di test disponibili per il rilevamento del glutine sono basati principalmente su un saggio di immunoassorbimento enzimatico (noto come ELISA) che coinvolge enzimi e anticorpi.
Dieta senza glutine sul menù
Il progetto GEMS, beneficiario di finanziamenti del programma Marie Skłodowska-Curie, ha sviluppato un metodo elettrochimico per riconoscere la molecola di glutine. Sfruttando le competenze in campo elettrochimico di Zofia Iskierk, borsista Marie Curie, e l’esperienza di Bossi con i materiali di riconoscimento, è stata messa a punto l’unità di riconoscimento per il glutine, impiegando la tecnologia dei polimeri a stampo molecolare (anche detti MIP, dall’inglese Molecular Imprinting Polymer). Per implementare i MIP, i ricercatori hanno stampato impronte molecolari del target, un epitopo del glutine, ovvero una peculiare porzione della proteina del glutine, in modo da creare un polimero in grado di riconoscere il glutine. Riconoscendo le molecole di glutine, questo materiale selettivo si comporta in un modo simile agli anticorpi. Tuttavia, i MIP possono essere prodotti con un procedimento molto meno costoso; i loro vantaggi aggiuntivi sono la robustezza, il più lungo periodo di conservazione e la compatibilità con la sterilizzazione. Suddivisa in fasi, la ricerca di GEMS ha sviluppato un protocollo per l’identificazione univoca degli epitopi del glutine e un metodo per identificare il migliore monomero da impiegare. Per quanto riguarda gli elettrodi, vi è un protocollo di sintesi per sottili pellicole di MIP e un profilo di caratterizzazione dell’aspetto fisico degli elettrodi MIP. Inoltre, sono state valutate la caratterizzazione funzionale della selettività e della sensibilità del chemosensore MIP. Le sfide e il progresso vanno di pari passo. «La sfida inaspettata nel progetto GEMS è giunta insieme all’analisi reale dei campioni», sottolinea Bossi. «Approcciarsi al cibo in termini analitici può presentare molti ostacoli alla ricerca. In particolare, analizzare una vasta gamma di cibi contenenti glutine richiede l’analisi di materiali molto diversi fra loro in termini di composizione e forma fisica, dalla pizza alla zuppa addensata con la farina di grano». Di conseguenza, l’inaspettato interrogativo centrale era: come trattare i campioni di cibo prima di determinare il contenuto di glutine attraverso il sensore del glutine? Nel verificare le prestazioni del sensore, i ricercatori hanno incluso intere proteine del glutine ed estratti di glutine da semola, riso e siero di latte. A scopo comparativo, sono stati impiegati kit per il glutine ELISA disponibili in commercio. «I risultati finora raggiunti con il sensore del glutine sono incoraggianti», conclude Bossi. «Sono necessari ulteriori studi non solo riguardo la definizione di procedure precedenti all’analisi, ma anche sull’interferenza introdotta nell’elemento sensibile dai legami molecolari del cibo e la loro influenza sulle misurazioni». I ricercatori stimano che una versione pilota dello strumento portatile per l’analisi decentrata potrà essere disponibile fra due anni.
Parole chiave
GEMS, glutine, cibo, sensore, epitopo, polimero a stampo molecolare (MIP)
