Un sistema portatile per trovare residui di farmaci nell’acqua

Vi siete mai chiesti che fine fanno i farmaci dopo che li assumiamo? Di solito, la maggior parte viene metabolizzata dal nostro organismo, mentre una piccola frazione viene escreta intatta e può quindi raggiungere gli scarichi e i depuratori, che sono in grado di trattenere solo parzialmente queste sostanze. 

A questo punto, una piccola porzione di farmaci arriva nei corsi d’acqua, dove si somma agli altri inquinanti emergenti: sostanze presenti, spesso, a concentrazioni molto basse ma capaci di produrre lo stesso effetti ambientali importanti. 

Tra questi inquinanti, gli antibiotici meritano un’attenzione particolare perché la loro presenza nell’ambiente può contribuire alla selezione di batteri farmaco-resistenti, causando danni non solo all’essere umano, ma agli ecosistemi interi.

La ricerca da cui prende forma questo racconto si concentra sulla ciprofloxacina, un antibiotico molto usato sia in ambito umano che veterinario e che quindi è possibile trovare nelle acque superficiali. Per questo è importante riuscire a monitorarla con precisione e tempestività, anche se non sempre è semplice: i metodi di laboratorio tradizionali sono molto accurati ma richiedono strumentazioni costose, personale specializzato e tempi incompatibili con un controllo diffuso sul territorio.

L’obiettivo del nostro lavoro è stato quello di rendere il monitoraggio più semplice, economico e accessibile. Per farlo è stato sviluppato un metodo basato sulla voltammetria (un metodo che utilizza l’intensità di corrente) e su uno strumento portatile che possiede un sensore, il glassy carbon electrode. Questo elemento potrebbe essere modificato (funzionalizzato) per renderlo più sensibile alla ciprofloxacina, ma la funzionalizzazione è un processo che rende lo strumento anche più delicato, per cui abbiamo deciso di utilizzarlo nella sua forma nativa.

Questa tecnica permette di capire quanta sostanza è presente in un campione d’acqua “leggendo” una piccola corrente elettrica. Applicando con il sistema una differenza di potenziale, avvengono reazioni chimiche di ossidoriduzione che generano corrente: più sostanza c’è, più il segnale elettrico sarà intenso. 

Dopo aver trovato le migliori condizioni di misura su campioni preparati in laboratorio, il metodo si è dimostrato in grado di rilevare la ciprofloxacina in maniera precisa e a concentrazioni molto basse. 

Il metodo è stato poi messo alla prova in laboratorio su matrici reali: ai campioni di acqua di rubinetto sono state aggiunte delle specifiche quantità di ciprofloxacina che sono state poi determinate con accuratezza. 

Il sistema è stato poi testato anche su campioni provenienti da fiumi piemontesi. Qui i livelli naturali del farmaco erano più bassi della capacità dello strumento di rilevarli, ma non nulli. Le prove su campioni in cui sono state aggiunte piccole quantità di antibiotico, però, hanno permesso di verificare che la risposta del sensore è affidabile anche in una matrice complessa. I dati ottenuti sono risultati coerenti con quelli delle tecniche analitiche di riferimento, più sensibili.

Abbiamo quindi eseguito delle misure in esterno, da cui non sono emerse differenze significative con quelle effettuate in laboratorio, confermando l’affidabilità dell’analisi anche in situ. Il metodo è stato infine testato anche direttamente su un farmaco, un collirio commerciale contenente ciprofloxacina, mostrando di poter essere applicato non solo a campioni ambientali ma anche a matrici farmaceutiche. Questo potrebbe essere utile alle aziende, che potrebbero dotarsi di una tecnica di controllo rapida ed economica.

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L’impatto di questa ricerca va oltre la capacità di monitorare l’antibiotico studiato. Disporre di strumenti portatili, rapidi e a basso costo significa poter aumentare la frequenza dei controlli, intervenire più tempestivamente e raccogliere dati utili per comprendere meglio la diffusione degli inquinanti emergenti. 

C’è anche un aspetto di sostenibilità: l’analisi non richiede un trattamento del campione, evita procedure complesse, non utilizza solventi, diminuisce il numero di campioni da analizzare e si presta a un uso diretto sul territorio. In prospettiva, questo approccio potrà essere esteso ad altri farmaci e integrato in campagne di monitoraggio ambientale sempre più capillari.
Perché vedere l’invisibile, quando si parla di acqua e salute, è spesso il primo passo per proteggerle entrambe.