Un sensore elettrochimico grande quanto un francobollo, che misura la dopamina nelle lacrime con elevata precisione, potrebbe aprire la strada ad esami non invasivi per alcune malattie neurologiche
Una semplice lacrima potrebbe diventare una finestra privilegiata sul cervello. Non più soltanto il segno di un’emozione, ma una fonte di informazioni preziose sul funzionamento del sistema nervoso. È questa la prospettiva aperta da uno studio pubblicato su ACS Omega, nel quale un gruppo di ricercatori brasiliani ha sviluppato un innovativo sensore elettrochimico capace di rilevare la dopamina nelle lacrime con elevata sensibilità, aprendo la strada a futuri test non invasivi per il monitoraggio di patologie neurologiche come il morbo di Parkinson.
Perché proprio la dopamina
La dopamina è uno dei principali neurotrasmettitori del sistema nervoso centrale. Regola il movimento, le funzioni cognitive, la motivazione, il circuito della ricompensa e contribuisce alla sensazione di benessere. Alterazioni dei suoi livelli sono coinvolte in numerose malattie neurologiche e psichiatriche, tra cui il morbo di Parkinson, la schizofrenia, la malattia di Alzheimer e la depressione. Oggi il monitoraggio della dopamina richiede procedure invasive o poco pratiche, come prelievi di sangue, analisi delle urine o, in ambito sperimentale, dispositivi impiantabili. Le lacrime, invece, rappresentano un fluido biologico facilmente accessibile, raccolto in modo semplice e indolore, ma ancora poco sfruttato come strumento diagnostico.
Un sensore costruito con il grafene
Per superare questi limiti, i ricercatori hanno progettato un sensore elettrochimico non enzimatico basato sul grafene ottenuto mediante laser (Laser-Induced Graphene, LIG), un materiale caratterizzato da elevata conducibilità elettrica, ampia superficie e stabilità chimica. Il dispositivo è stato ulteriormente potenziato mediante una funzionalizzazione con nitrato di nichel e urea, una combinazione che ha aumentato il numero di siti attivi disponibili per riconoscere la dopamina e migliorato il trasferimento degli elettroni, rendendo il sensore più sensibile e selettivo. Le analisi con microscopia elettronica e spettroscopia Raman hanno confermato la formazione di una struttura porosa ed elettroattiva, ideale per questo tipo di applicazione.
Prestazioni promettenti
Nei test di laboratorio il sensore ha mostrato prestazioni elevate. È stato in grado di rilevare la dopamina in un intervallo di concentrazione compreso tra 0,25 e 16,44 micromoli per litro, con un limite di rilevazione di appena 17,86 nanomoli per litro, valori che testimoniano un’elevata sensibilità analitica. Anche nelle lacrime sintetiche il dispositivo ha mantenuto una risposta lineare e affidabile, individuando correttamente concentrazioni comprese tra 3,23 e 9,32 micromoli per litro. Un altro risultato particolarmente significativo riguarda l’accuratezza delle misurazioni: nei test effettuati su matrici biologiche, il recupero della dopamina è risultato praticamente perfetto, con valori compresi tra 99,7% e 100,1%.
Resiste anche alle interferenze
Uno degli ostacoli principali nello sviluppo di biosensori è rappresentato dalla presenza di altre sostanze che possono alterare le misurazioni. Per questo motivo gli autori hanno verificato il comportamento del dispositivo anche in presenza di composti normalmente contenuti nelle lacrime, come glucosio, lattato, acido ascorbico, urea e albumina. Il sensore ha mantenuto una buona precisione, confermando la capacità di distinguere la dopamina anche all’interno di una matrice biologica complessa.
Non solo Parkinson
Sebbene il morbo di Parkinson rappresenti una delle applicazioni più immediate, gli autori sottolineano che la tecnologia potrebbe trovare impiego anche nel monitoraggio di altre condizioni caratterizzate da alterazioni della trasmissione dopaminergica. La possibilità di misurare questo neurotrasmettitore con un esame semplice e non invasivo potrebbe infatti favorire una diagnosi più precoce, il monitoraggio della progressione della malattia e una valutazione più accurata della risposta alle terapie in diverse patologie neurologiche e psichiatriche.
Verso una nuova diagnostica non invasiva
Saranno necessari studi clinici per verificare che le prestazioni osservate in laboratorio vengano confermate anche nella pratica clinica. Solo dopo questa fase sarà possibile capire se il sensore potrà davvero trasformarsi in un test diagnostico utilizzabile negli ambulatori o persino in dispositivi portatili per il monitoraggio domiciliare. L’obiettivo non è sostituire gli strumenti diagnostici oggi disponibili, ma affiancarli con metodiche più semplici, economiche e facilmente ripetibili. In futuro, poche gocce di lacrime potrebbero essere sufficienti per monitorare lo stato di salute del cervello, seguire l’evoluzione di una malattia neurologica o individuare precocemente alterazioni ancora prive di sintomi.
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