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9 ottobre 2018

Un nuovo sistema portatile per la determinazione simultanea di diversi metaboliti marcatori di malattie

871_Metabolomica

Molte malattie sono accompagnate da alterazioni dei normali livelli delle piccole molecole chiamate “metaboliti”. La nostra capacità di identificare e quantificare le molecole più piccole è notevolmente cresciuta e questo ha permesso di capire come molte malattie sono caratterizzate da differenze nei livelli plasmatici dei metaboliti. Le tecnologie impiegate nella metabolomica sono al centro di un notevole interesse nell’ottica di utilizzare i metaboliti come marker di malattia. La metabolomica di solito impiega la risonanza magnetica nucleare (NMR) e la spettrometria di massa accoppiati a sistemi di separazione cromatografica liquida o gassosa ad esempio LC/GC-MS. Le determinazioni basate su NMR sono estremamente quantitative, ma soffrono di una relativa mancanza di sensibilità, permettendo di visualizzare le molecole se presenti in grande quantità. Gli approcci basati sulla spettrometria di massa ifenata sono molto più sensibili e coprono una maggiore gamma di metaboliti, ma non hanno la capacità di quantificare i metaboliti senza ulteriori passaggi del processo analitico. In entrambi i casi la strumentazione di base è costosa e non adatta ad analisi di Point-of-Care (POC). Partendo da questi presupposti gli Autori sono convinti che sia necessario lo sviluppo di nuove metodologie per poter rendere accessibile la metabolomica. In questo lavoro descrivono lo sviluppo di un dispositivo portatile basato sulla tecnologia complementary metal-oxide semiconductor (CMOS). La qualità dell’immagine, con i recenti progressi dei sensori CMOS, si è avvicinata a quella dei sensori CCD. Inoltre, i sensori CMOS riducono i costi per la telecamera ed offrono maggiori possibilità di integrazione e più funzioni oltre ad una lettura più rapida e una dimensione del sistema ridotta. La metodica permette le analisi enzimatiche simultanee di diversi metaboliti (colina, xantina, sarcosina e colesterolo) che sono associati a diverse malattie, impiegando dei micro-pozzetti, uno per ciascun metabolita. Questi metaboliti sono stati determinati in un range di concentrazione clinicamente rilevante con concentrazioni minime misurate: 25 μm per colina, 100 μm per xantina, 1,25 μm per sarcosina e 50 μm per il colesterolo. Il collegamento del dispositivo a un’interfaccia utente basata su Android consente la quantificazione dei metaboliti nel siero e nell’urina entro 2 minuti dall’inizio dell’analisi dei campioni. Le prestazioni quantitative del dispositivo sono state convalidate rispetto alle prove accreditate per colesterolo e glucosio.

An integrated portable system for single chip simultaneous measurement of multiple disease associated metabolites

Samadhan B.Patil, Dharmendra S., Dheemanb, Mohammed A.Al-Rawhani et al.

Biosensors and Bioelectronics; Volume 122, 30 December 2018, Pages 88-94; Available online 5 September 2018

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566318306870