| Titolo | Biosensore grafenico per la cattura e l’analisi di esosomi da fluidi biologici |
|---|---|
| Sommario | |
| Si propone un biosensore basato su materiali innovativi (grafene) in grado di legare selettivamente biomolecole (proteine ed esosomi) tumorali. La natura della piattaforma consente in principio di unire gli stadi di riconoscimento e quantificazione in un unico dispositivo. | |
| Stato della tecnica | |
| La diagnosi precoce è un punto fondamentale in varie malattie, specialmente nel trattamento dei tumori. I fluidi corporei, ed in particolare il sangue, rappresentano una fonte preziosa di biomarker; fra questi gli esosomi (e/o il loro contenuto) hanno un potenziale diagnostico significativo, dato che contengono informazioni su tipo e condizioni delle cellule da cui sono derivati, e possono attraversare le barriere biologiche. Nei dispositivi attuali, l’adesione aspecifica di proteine circolanti e di esosomi o altre vescicole non di interesse ostacolano la selettività diagnostica. Il biosensore proposto permette di raggiungere una elevata specificità grazie all’isolamento di esosomi e di loro sotto-popolazioni. | |
| Invenzione | |
| La presente invenzione riguarda un biosensore grafenico per l’analisi di esosomi in fluidi biologici, i suoi procedimenti di preparazione e i relativi usi. Il biosensore comprende una struttura grafenica funzionalizzata su un substrato di supporto. La funzionalizzazione è fatta tramite almeno una molecola organica funzionale con almeno un gruppo di ancoraggio avente un idrocarburo policiclico con 2-12 anelli aromatici, almeno un gruppo funzionale in grado di legare esosomi, almeno un gruppo spaziatore fra i due. Il funzionamento del biosensore avviene per contatto con almeno un fluido biologico, così che gli esosomi eventualmente presenti nel fluido biologico si leghino al grafene funzionalizzato tramite il gruppo funzionale; la presenza o assenza degli esosomi sul grafene funzionalizzato può avvenire tramite una misura ottica e/o elettrica. In particolare, le prime prove della tecnologia presentata si sono basate sull’impiego di grafene ottenuto tramite tecnica Chemical Vapor Deposition (CVD), di altissima purezza. L’ancoraggio è stato fatto impiegando derivati pirenici. Il gruppo spaziatore può essere un gruppo idrocarburico, lineare o ramificato, eventualmente comprendente uno o più gruppi carbonilici, amidici, aldeidici, ossidrilici e/o uno o più eteroatomi. I gruppi funzionali possono essere ad esempio anticorpi, peptidi o aptameri derivatizzati. Le varie funzionalizzazioni possono essere covalenti o non covalenti. Si può considerare l’estensione del biosensore anche per l’uso con biomolecole di interesse. | |
| Titolarità | Scuola Normale Superiore, Istituto Italiano di Tecnologia |
| Proprietà industriale | Brevetto italiano n. 1427230 |
| E-mail di contatto | brevetti@sns.it |
| Tags | biosensore, grafene funzionalizzato, diagnostica fluidi biologici, riconoscimento molecole tumorali, esosomi |
| Vantaggi | |
| La possibilità di utilizzare superfici a bassa adesività costituite da materiali innovativi come il grafene consente di migliorare sensibilità e selettività del biosensore. C’è libertà nella scelta dei gruppi di adesione per gli esosomi (o per altre biomolecole). Il dispositivo è riutilizzabile con funzio-nalizzazioni diverse per la possibilità di cambiare facilmente la composizione del layer mediante rimozione dello strato adeso non covalentemente. Con tecniche analoghe alla funzionalizzazione della superficie attiva del biosensore, c’è la possibilità di inserire altre molecole con proprietà antiadesive per fluidi specifici. C’è la possibilità di co-formulare due o più sequenze di riconoscimento e/o antiadesione. La trasparenza del grafene lo rende adatto per letture ottiche. C’è libertà nei metodi di marcatura degli esosomi, sia con metodi che riconoscano tutte le membrane, compresi gli esosmi, sia con metodi che permettano di raggiungere una maggiore specificità, con altre molecole di riconoscimento. Le proprietà elettriche del grafene forniscono inoltre un metodo alternativo per la quantificazione (anche in minime concentrazioni) di biomarker circolanti. | |
| Applicazioni | |
| Diagnostica: isolamento di esosomi e di loro sotto-popolazioni ad elevata specificità. Diagnostica: Utilizzo in dispositivi point-of-care dopo l’eventuale integrazione in lab-on-chip. | |
| Stadio di sviluppo | |
| La tecnologia è attualmente a TRL 3-4. Le prove di concetto sono state effettuate, sono state iniziate validazioni in laboratorio. È stato fatto un prototipo per la sola cattura selettiva di esosomi, da osservare poi tramite microscopio a fluorescenza per valutarne il ricoprimento nel caso in cui gli esosomi vengano marcati con molecole fluorescenti. Solo prove di concetto sono state svolte finora. La piattaforma è attualmente in fase di sviluppo collaborativo con unità di ricerca e cliniche mediche locali. Le attività di ricerca in atto consentono un vasto accesso a campioni clinici, accelerando il processo di sviluppo e validazione. Le tempistiche per lo sviluppo industriale sono stimate in 3-5 anni per il raggiungimento del TRL7, con costi stimabili in circa 80 k€ all’anno fra personale aggiuntivo e consumabili. | |
| Immagine n° 1 | |
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| Immagine n° 2 | |
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| Immagine n° 3 | |
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