Analisi dei processi batterici (BAC-PRO)
Sensori microelettromeccanici per lo studio dei processi di sopravvivenza, crescita e morte dei batteri
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In cosa consiste la tecnologia?
La tecnologia è adatta al rilevamento di organismi viventi come batteri o protozoi, che in condizioni di proliferazione effettuano movimenti osservabili al microscopio ottico. Attraverso uno stimolo meccanico fornito dal campione al sensore e la misura dell’oscillazione del sensore, è possibile fornire una quantificazione diretta dell’attività del campione e rivelare otticamente il moto dei batteri. Il campione da analizzare viene infatti trasferito su un dispositivo elettromeccanico il cui movimento viene registrato in tempo reale da un sistema ottico. La tecnologia consente di rilevare il movimento di 100 oscillatori micromeccanici in parallelo con un design ottico semplice e di basso costo.
A che esigenza risponde?
L’analisi delle popolazioni batteriche è una esigenza estremamente diffusa che va dal controllo degli ambienti ospedalieri, alle analisi delle acque, alle analisi a scopo diagnostico di svariati campioni biologici. La presenza di popolazioni batteriche viene evidenziata mettendo il campioni in apposite condizioni di cultura. Lo sviluppo di una colonia può essere rilevato in svariate modalità che generalmente richiedono, però, da diverse ore a diversi giorni di attesa. Analogamente, l’efficacia di un trattamento antibatterico si svolge esponendo la colonia a sostanze chimiche che ne determinano il rallentamento o l’inversione della curva di crescita, ma sempre in tempi lunghi. Talvolta tali tempistiche non sono sufficientemente rapide e ridurre a pochi minuti il tempo di analisi può rivelarsi essenziale fino a fare la differenza tra una prognosi infausta e la guarigione. L’obiettivo della tecnologia è sviluppare una metodologia alternativa in grado di dare risposte certe entro un’ora.
Quali sono i principali vantaggi della tecnologia?
La tecnologia si presta in maniera ottimale a processi di miniaturizzazione e parallelizzazione con significativi vantaggi in termini di sensibilità precisione e velocità di analisi. I dispositivi sono sensibili a colonie formate da poche centinaia di batteri e quindi richiedono una quantità estremamente ridotta di campione. Sono di lettura immediata e possono fornire risultati significativi in pochi minuti. Sono realizzabili in larghe matrici, che consentono l’acquisizione di valori statisticamente più affidabili, e, previa un’ opportuna funzionalizzazione, l’osservazione di più ceppi batterici in parallelo. Sono monouso e presentano costi di produzione ridotti. In ultimo, ceppi batterici diversi caratterizzati da proprietà meccaniche differenti potranno essere distinti solo in base al segnale meccanico.
È tutelata?
È coperta da un brevetto americano.
Lo sviluppo di sensori ottimizzati richiede il disegno di strutture microelettromeccaniche specifiche a seconda delle entità che voglione essere analizzate. Ciascun disegno può essere oggetto di specifica protezione: alcune strutture sono state già realizzate nei laboratori ma non sono state rese pubbliche.
Quali sono le possibili applicazioni industriali?
Il principio di detection è universale: ogni tipo di entità vivente può essere rivelata con la tecnica proposta. In particolare posso essere sviluppate:
- apparecchiature destinate al monitoraggio delle acque nei sistemi di distribuzione delle acque potabili, delle acque marine, e degli scarichi a mare dei sistemi di depurazione.
- apparecchiature per il monitoraggio delle contaminazioni batteriche in campioni biologici per applicazioni ospedaliere e biomedicali e nel settore agroalimentare
- apparecchiature per lo sviluppo di farmaci antibatterici in ambiente farmaceutico e ospedaliero.