Le alghe come fonte di ispirazione dei biosensori commerciali
Con l'avvento della nanotecnologia e il crescente interesse nei confronti dei sistemi di funzionamento ingegneristico su scala atomica, i processi naturali che si verificano negli organismi viventi forniscono informazioni importanti relative a vari aspetti tra cui l'autoaggregazione, i meccanismi di rilevamento e i processi catalitici. Il progetto SANTS ("Synthesis and nanotechnologial application of tethered silicates") riunisce tutti gli argomenti summenzionati in un unico studio al fine di riprodurre e di modificare i meccanismi naturali che hanno luogo nelle alghe unicellulari fino alle catene di autoaggregazione di silice in grado di intrappolare enzimi da utilizzare nei processi biocatalitici e nei biosensori. I silicati organici intrappolano e immobilizzano gli enzimi con un'efficienza enormemente superiore rispetto a quella dei silicati ottenuti mediante procedure di laboratori tradizionali e sono inoltre in grado di stabilizzare e di proteggere gli enzimi intrappolati. Il processo si rivela pertanto particolarmente interessante agli occhi degli scienziati che tentano di applicare i meccanismi alla nanofabbricazione di rilevanza industriale. I diatomi, un gruppo importante di alghe, contengono scheletri silicei la cui formazione è dovuta all'attività di proteine altamente strutturate con sequenze ripetitive contenenti gruppi di fosfato. È possibile simulare l'attività mediante peptidi sintetici (piccole porzioni di una proteina molto più grande) e il peptidomimetico che produce fosfato viene così aggiunto alla miscela. I ricercatori si sono serviti delle conoscenze esistenti relative alla produzione di particelle di nano-silicati che utilizzano il peptide R5, ottenendo fonti affidabili di forme pure e modificate dello stesso e conducendo successivamente studi sulla funzione di struttura che hanno consentito di eseguire una caratterizzazione completa degli effetti delle diverse strutture del peptide R5 sia sulla formazione delle nanoparticelle sia sulla silicazione di superficie. Sono stati inoltre impiegati con successo i metodi consolidati per intrappolare numerosi enzimi importanti tra cui l'acetil-colinesterasi e le lipasi. Infine, il team del progetto SANTS ha dimostrato l'utilità dei materiali sviluppati nella produzione di matrici biocatalitiche e di biosensori occupandosi altresì della creazione di protocolli di fabbricazione che rendono possibile la deposizione affidabile e riproducibile delle superfici nanostrutturate. Grazie all'iniziativa SANTS, sono stati sviluppati nuovi materiali molecolari e metodi di fabbricazione per i biosensori e i processi sintetici biocatalitici. Mediante la promozione dello sviluppo di nuovi sensori da utilizzare nelle applicazioni ambientali, sanitarie e industriali, nonché mediante l'uso di nuovi biocatalizzatori stabili ed efficienti a supporto della politica dell'UE, basata su una produzione chimica più ecologica, i risultati dell'iniziativa potrebbero avere un impatto importante sulla società.
