Scienza e tecnologia

Imitare gli anticorpi: materiali a stampo molecolare

Questo percorso di ricerca riguarda l'ideazione e la preparazione mediante la tecnica dello stampo molecolare di materiali polimerici biomimetici (Moleculalry Imprinted Polymers, MIPs) capaci di mimare gli anticorpi naturali e con proprietà di legame verso molecole target predeterminate.

In natura il riconoscimento molecolare gioca un ruolo decisivo nei meccanismi chimici che regolano l'attività biologica dei sistemi viventi. Le interazioni tra due o più biomolecole spesso sono caratterizzate da una spiccata selettività e una elevata energia di legame. I sistemi biomimetici artificiali cercano di riprodurre i recettori naturali con lo scopo ultimo di sostituirli quando questi non sono disponibili o sono troppo costosi.
I materiali polimerici biomimetici (Moleculalry Imprinted Polymers, MIPs) rappresentano un avanzamento significativo nel campo dei recettori biomimetici: la tecnica dello stampo molecolare è semplice, economica e permette di preparare materiali con proprietà di riconoscimento molecolare analoghe a quelle degli anticorpi naturali. Si tratta della polimerizzazione di una miscela di monomeri organici in presenza di "stampi" (templanti), costituiti dalle molecole target verso le quali si vuole preparare il MIP. Durante il processo di polimerizzazione, le interazioni tra i templanti e il polimero in crescita generano nanocavità che hanno la forma del templante stesso. Terminato il processo e allontanato il templante, è possibile verificare che il polimero mantiene proprietà di legame selettivo verso le molecole di templante stesso, quindi in piena analogia con gli anticorpi di origine naturale.
Lo stato attuale dell'arte permette di preparare MIPs in molti formati, che vanno da polimeri granulari fino a superfici, strati sottili e nanosfere.


impatto sulla società

I MIPs possono essere impiegati in applicazioni che vanno dalla diagnostica clinica e forense (sensori e immunoassay), al drug delivery, all'analisi chimica (cattura selettiva di analiti in matrici complesse) e alla catalisi (enzimi artificiali). In generale, possono sostituire gli anticorpi naturali dove questi sono inesistenti, troppo costosi o instabili nelle condizioni di utilizzo. Esempi di applicazioni commerciali sono lenti a contatto per il rilascio lento di farmaci, cartuccie per l'estrazione di micotossine e matrici alimentari o additivi anti-odore in prodotti per l'igiene personale.


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Claudio Baggiani
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Chimica
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