Servizio Comunitario di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo - CORDIS

Bioreattori su nanoscala

I biologi molecolari che lavorano nell'ambito di un progetto finanziato dall'UE sono riusciti a sviluppare un bioreattore in nanoscala che può essere controllato regolando la temperatura esterna. Grazie alla dimensione ridotta e all'ampia area di superficie il dispositivo può funzionare come un versatile strumento per affrontare sfide fondamentali in ambito medico, chimico, biologico e ambientale.
Bioreattori su nanoscala
L'iniziativa SMART ("Stimuli-responsive zipper-like nanobioreactors") ha sviluppato una nuova generazione di dispositivi intelligenti reattivi a stimoli in grado di auto-commutarsi verso applicazioni avanzate. Queste applicazioni includevano la biocatalisi con meccanismo di commutazione on/off nei campi di biologia, alimentazione, salute e ambiente.

Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di bioreattore in grado di autoregolarsi per applicazioni avanzate. Il reattore è stato progettato per poter rispondere in modo positivo costruendo nanoarchitetture "zipper" (a cerniera) uniche nel loro genere. Lo "zipper" è formato da un innesto polimerico donatore e un innesto polimerico accettore, assemblati tra loro con l'aiuto dell'interazione donatore-accettore.

A temperature relativamente basse l'interazione attiva donatore-accettore - che deriva dalla creazione di un legame ionico a idrogeno - si salda restringendo così l'accesso al bioreattore per i biosubstrati. Ciò provoca una riduzione della diffusione dei reagenti causando un'attività ridotta.

Al contrario a temperature relativamente elevate il legame a idrogeno viene indebolito e il substrato diventa liberamente disponibile per il bioreattore. La temperatura esterna agisce quindi da modello di commutatore on/off. Il corretto rapporto tra monomeri donatori e recettori è fondamentale per produrre lo "zipper" ottimale.

I partner del progetto hanno progettato, sviluppato e testato la nuova piattaforma di bioreattore con capacità di autocontrollo per applicazioni avanzate quali la biocatalisi commutabile utilizzando le nanotecnologie. Gli scienziati di SMART hanno utilizzato la tecnologia per svolgere un'indagine sui nanobioreattori "zipper-like" in grado di reagire agli stimoli, che rispondono positivamente al substrato.

I ricercatori hanno studiato anche l'impiego di nanobioreattori nella biocatalisi commutabile e nell'elaborazione modulata delle proteine. Il consorzio ha inoltre sviluppato altre nuove metodologie e strategie di applicazione, incluso l'autoassemblaggio molecolare, il monitoraggio della transizione di fase dinamica, l'analisi e le caratterizzazioni biocatalitiche.

Il consorzio SMART è riuscito a sviluppare un dispositivo economico, stabile ma comunque ultrasensibile, rapido e semplice da usare. Questa tecnologia avanzata sfrutterà una nuova generazioni di nanomateriali avanzati reattivi agli stimoli per creare nanobioreattori intelligenti da utilizzare come nuovi biosensori.

Informazioni correlate