Abstract
La termochemiluminescenza (TCL) è una emissione di luce basata su di una reazione che non richiede l’aggiunta di reagenti in quanto i fotoni vengono emessi da un’unità allo stato eccitato che viene generata grazie ad una frammentazione molecolare indotta per riscaldamento. Non sono dunque necessarie sorgenti di luce, né aggiunta di reagenti e questo semplifica la miniaturizzazione del sistema, nell’ottica del suo impiego nella preparazione di test point-of-care (POCT). ThermoPros vuole realizzare, infatti, un POCT per la rilevazione simultanea dei più importanti biomarker del cancro alla prostata (fino a quattro), al fine di superare le limitazioni dell’attuale screening per l’antigene prostatico specifico (PSA) che presenta bassa sensibilità ed alta incidenza di falsi positivi. Tali nuovi dispositivi stabili ed efficienti saranno basati su di un immunodosaggio a flusso laterale ed una rilevazione basata su risoluzione sia spettrale che spaziale. Potremo così fornire ai clinici un dispositivo molto versatile per permettere loro di garantire ai pazienti una efficace terapia personalizzata.
Risultati raggiunti
Il progetto ThermoPros ha raggiunto con successo i propri obiettivi, dimostrando la fattibilità scientifica e tecnologica di una nuova piattaforma diagnostica Point-of-Care Test (POCT) basata sulla ThermoChemiLuminescence (TCL) per la rilevazione simultanea di biomarcatori associati al tumore alla prostata. I risultati ottenuti rappresentano un importante avanzamento verso lo sviluppo di strumenti diagnostici rapidi, sensibili e potenzialmente utilizzabili in contesti clinici decentralizzati. Nel corso del progetto, in collaborazione con l’unità operativa dell’Università di Perugia, è stata sviluppata una strategia integrata che ha combinato progettazione molecolare, modellistica computazionale, sintesi chimica e caratterizzazione di nuove sonde chemiluminescenti. La libreria di molecole acridiniche appartenenti alla classe degli 1,2-diossetani, modulabili mediante l’introduzione di diversi sostituenti chimici, che sono state ottenute includeva alcune specie molto promettenti per lo sviluppo di sonde TCL che sono state individuate grazie alla loro caratterizzazione fotofisica e chemiluminescente. Due importati risultati sono stati, rispetto alla design delle specie, lo sviluppato un modello predittivo in silico basato su descrittori elettronici calcolati con metodi ab initio, che ha guidato la selezione razionale dei candidati da sintetizzare mentre per quanto riguarda la preparazione, il passaggio con successo ad una sintesi fotoossigenazione in flusso continuo guidato da LED per la preparazione degli 1,2-diossetani migliorando controllo, sicurezza e potenziale scalabilità del processo. L’incorporazione covalente delle unità TCL più performanti in nanoparticelle a base di silice ha consentito di ottenere sonde nanostrutturate luminose, stabili e compatibili con l’ambiente acquoso, superando alcune limitazioni delle corrispondenti specie libere. Sono stati inoltre sviluppati nanosistemi duali TCL-fluorescenti capaci di aumentare l’intensità del segnale grazie a fenomeni di trasferimento di energia, dimostrando la possibilità di realizzare piattaforme multifluoroforiche adatte, in prospettiva, alla rilevazione multiplex di più biomarcatori. Un altro risultato centrale riguarda la funzionalizzazione superficiale delle nanoparticelle che ha portato ad una efficiente bioconiugazione con anticorpi specifici per il riconoscimento di biomarcatori del tumore alla prostata. I protocolli di coniugazione sono stati ottimizzati su nanoparticelle modello di diverse dimensioni, ottenendo bioconiugati ben caratterizzati anche rispetto all’efficienza di rivestimento. L’utilizzo della tecnologia Field-Flow Fractionation (FFF) ha contribuito in modo significativo alla produzione di nanoparticelle bioconiugate più controllate e alla standardizzazione del segnale analitico. Sul piano applicativo, il progetto ha definito modelli cellulari utili all’identificazione di cellule tumorali circolanti mediante nanoparticelle bioconiugate, nell’ambito di un possibile saggio di biopsia liquida. È stata inoltre sviluppata una strategia basata su FFF per l’arricchimento di cellule tumorali circolanti vitali da campioni reali prima della loro quantificazione. È stato realizzato un proof of concept del biosaggio su supporto solido, utilizzando fogli TLC, in vista della sua integrazione nel sistema microfluidico finale. Infine, è stato progettato un sistema microfluidico portatile con rilevazione tramite smartphone, pensato per quantificare simultaneamente più marcatori senza richiedere l’aggiunta di ulteriori reagenti. ThermoPros ha prodotto anche risultati significativi in termini di disseminazione e valorizzazione scientifica con una pubblicazione, tre manoscritti in preparazione e cinque comunicazioni orali o poster a conferenze nazionali e internazionali. Nel complesso, il progetto ha consolidato una piattaforma tecnologica innovativa che integra chimica avanzata, nanoscienze e dispositivi microfluidici, ponendo basi concrete per lo sviluppo di futuri strumenti diagnostici rapidi, accessibili e orientati alla medicina personalizzata nel tumore alla prostata.Project details
Unibo Team Leader: Nelsi Zaccheroni
Unibo involved Department/s:
Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"
Coordinator:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)
Total Eu Contribution: Euro (EUR) 191.212,00
Total Unibo Contribution: Euro (EUR) 120.099,00
Project Duration in months: 24
Start Date:
28/09/2023
End Date:
28/02/2026
