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Schema di un sensore in fibra ottica rivestito con un film nanometrico di oro, usato per rilevare e discriminre i biomarcatori clinici dell'Alzheimer nel liquido cerebrospinale. Fonte: CNR

Con il graduale invecchiamento della popolazione, la prevalenza mondiale del morbo di Alzheimer (MA), come demenza più comune negli anziani, sta aumentando drasticamente. Tuttavia, una sfida a lungo termine - e tutt'ora aperta - è quella di ottenere una diagnosi precoce ed accurata del MA rilevando segni distintivi come l'amiloide-beta (Aβ42).

Attraverso una collaborazione internazionale, tra l'Istituto di fisica applicata "Nello Carrara" del Cnr (Cnr-Ifac), la Jinan University (Cina), la Harvard University (USA) e The First Affiliated Hospital of Jinan University (Cina), è stata sviluppata una piattaforma biofotonica multi-analita in fibra ottica, combinando plasmonica e microfluidica per il rilevamento simultaneo e la discriminazione di biomarcatori clinici del MA, come, per l'appunto, l'Aβ42.

La piattaforma si basa su un "tilted fiber Bragg grating" (TFBG) rivestito con un film nanometrico di oro e su un chip microfluidico multi-canale sviluppato ad hoc. La configurazione di rilevamento sviluppata permette un'interrogazione del segnale ottico con un'elevata precisione, consentendo un monitoraggio ultrasensibile di analiti attraverso la misura di variazioni dell'indice di rifrazione.

Il rilevamento in situ e la discriminazione simultanea di diverse forme di Aβ42 sono state dimostrate con successo su campioni animali in liquido cerebrospinale (CSF) con un limite di rilevabilità nell'ordine dei pg/mL, ovvero un ordine di grandezza al di sotto del valore clinico di soglia del MA ad esordio precoce.

L'integrazione del sensore TFBG con una microfluidica multi-canale consente la rilevazione simultanea ed in tempo reale di più biomarcatori, utilizzando volumi di campione nell'ordine del μL, e consentendo di determinare parametri cinetici fondamentali (quali la velocità iniziale di legame ed il tempo di risposta), tali da permettere di differenziare tra biomarcatori clinici diversi.

Grazie ai vantaggi della rilevazione multi-parametro, del basso consumo e dell'elevata sensibilità ed accuratezza, la piattaforma biofotonica proposta rappresenta uno strumento valido e urgente per la diagnosi su larga scala delle malattie in fase iniziale.