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Mara Mirasoli

Professoressa associata

Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"

Settore scientifico disciplinare: CHIM/01 CHIMICA ANALITICA

Temi di ricerca

Parole chiave: bio- chemiluminescenza biosensori metodi immunologici analisi d'immagine nase elettronico metodi di ibridazione degli acidi nucleici point-of-care testing

- Sviluppo di metodi enzimatici, immunologici e di ibridazione genica bio- e chemiluminescenti, anche in formato multiplex, per la determinazione quantitativa di analiti di interesse in campo medico, agroalimentare ed ambientale. 

- Metodi ultrasensibili di analisi di immagine in microscopia con rivelazione chemiluminescente basati su immunoistochimica e ibridazione in situ per la localizzazione di proteine e acidi nucleici in sezioni di tessuto e singole cellule, anche in formati multianalita.

- Sviluppo di dispositivi analitici miniaturizzati basati su microfluidica o su sistemi "lateral flow immunoassay" con rivelazione in chemiluminescenza per la determinazione di analiti di interesse in applicazioni point-of-care (POC). 

- Sviluppo di nuovi marcatori e/o sistemi di rivelazione bio- e chemiluminescenti e termochemiluminescenti per applicazioni bioanalitiche.

- Applicazione di sistemi di rivelazione chemiluminescenti a tecniche separative basate su frazionamento in campo-flusso (field-flow fractionation - FFF) per la realizzazione di sistemi analitici ifenati FFF-CL al fine di sviluppare metodi immunologici o di sorting cellulare. 

- Sviluppo di metodi analitici basati sull'uso di cellule luminescenti geneticamente ingegnerizzate per la rivelazione di analiti di interesse in campioni ambientali e biologici.

- Sviluppo di metodi basati sulla teconolgia del naso elettronico per la caratterizzazione mediante impronta olfattiva di sostanze di origine naturale e di prodotti cosmetici.


Metodi immunoenzimatici chemiluminescenti. L'elevata rivelabilità della chemiluminescenza è stata sfruttata per lo sviluppo di metodi immunoenzimatici chemiluminescenti (CLEIA) caratterizzati da elevata sensibilità e produttività. Sono stati sviluppati tre CLEIA per la determinazione degli ormoni estradiolo, estrone ed estriolo in campioni di acqua raccolti in ingresso ed in uscita da impianti di depurazione urbani. I metodi hanno permesso di evidenziare la presenza di estrogeni nei campioni in ingresso a livelli di alcune centinaia di pmol/L di evidenziare una elevata efficienza di rimozione di questi inquinanti in seguito al trattamento di depurazione (40-95%). E' stato sviluppato un metodo CLEIA per la proteina Cry1Ab prodotta dal mais Bt geneticamente modificato (GM). Il metodo, caratterizzato da un limite di rivelazione pari a 5 pg/mL, permette di rivelare la presenza di mais GM alla concentrazione 0,1%, che è al di sotto del limite che la Comunità Europea ha fissato per l'obbligo di etichettatura dell'alimento come GM. E' stato sviluppato un metodo immunologico chemiluminescente per la quantificazione di aflatossina M1 nel latte, caratterizzato da un limite di rivelazione di 1 ppt, adeguato per l'esecuzione di screening su larga scala. E' stato sviluppato un metodo immunologico chemiluminescente in formato portatile per la quantificazione di acido tauroursodesossicolico in campioni di fluido orale al fine di sviluppare un metodo diagnostico non invasivo per la determinazione del tempo di transito oro-ileale. Sono stati sviluppati metodi PCR-ELISA chemiluminescenti in formati di piastra microtiter innovativi per la rivelazione e genotipizzaizone di Papillomavirus in campioni biologici.

Sviluppo di dispositivi analitici portatili per analisi multiplex basate su chemiluminescenza, mediante tecniche di microfabbricazione e microfluidica. E' stato sviluppato un dispositivo analitico semplice e versatile, basato su una camera CCD ultrasensibile portatile impiegata in configurazione di "imaging a contatto". Il dispositivo, utilizzabile in applicazioni diagnostiche point-of-care testing per l'esecuzione di diversi dosaggi bioanalitici, è stato utilizzato per la realizzazione di un dispositivo analitico microfluidico per la genotipizzazione di Parvovirus B19 in campioni di siero. Sono stati sviluppati lateral flow immunoassays (LFIA) per la determinazione di Fumonisina B1 in campioni di mais e tracce di esplosivi in campioni ambientali. Sono inoltre in corso studi per la produzione di dispositivi lab-on-chip con fotosensori al silicio amorfo integrati.

Sviluppo di nuove nanoparticelle contenenti molecole termochemiluminescenti e loro applicazione come marcatori in metodi bioanalitici. Sono state sviluppate nanoparticelle in silice che contengono un elevato numero di molecole termochemiluminescenti, in grado di emettere fotoni in seguito all'applicazione di uno shock termico. Tali marcatori sono particolarmente promettenti per lo sviluppo di dispositivi lab-on-chip nei quali l'integrazione di microriscaldatori permette di osservare il segnale analitico senza la necessità di aggiungere reagenti per l'innesco della reazione chemiluminescente. 

Immunoistochimica e di ibridizzazione in situ. Sviluppo di metodi di analisi d'immagine in chemiluminescenza per la localizzazione su scala microscopica di antigeni o acidi nucleici in sezioni di tessuto o cellule. E' stato sviluppato un metodo per la co-localizzazione, nella stessa sezione da biopsie di melanoma, degli acidi nucleici di Papillomavirus umano (HPV) e del marker melanocitico tumorale HMB-45, che ha permesso di rafforzare l'ipotesi di un ruolo attivo di HPV nell'insorgenza del melanoma maligno.
- É stato sviluppato un metodo per la localizzazione, in biopsie da lesioni della cervice uterina, degli acidi nucleici di HPV e per la localizzazione e quantificazione della proteina p16INK4a, la cui espressione risulta aumentata come conseguenza dell'azione delle oncoproteine virali. Il metodo permette di fornire una diagnosi di infezione virale integrata con una valutazione oggettiva del grado di progressione neoplastica della lesione. E' stato sviluppato un metodo di ibridazione in situ chemiluminescente per la localizzazione e quantificazione degli acidi nucleici di Parvovirus B19 in campioni citologici utilizzando sonde PNA - peptide nucleic acids. Il metodo trova potenziali applicazioni nella diagnosi di infezioni virali e nella determinazione quantitativa del carico virale in cellule infette nell'ambito di procedure diagnostiche o nello studio di nuovi farmaci antivirali. Recentemente, sono stati sviluppati metodi chemiluminescenti per determinare la quantità di 5-bromo-2′-deossiuridina (BrdU) nel DNA: un metodo di analisi di immagine in microscopia per valutare la marcatura con BrdU a livello di singola cellula e un metodo dot-blot per quantificare in maniera selettiva il DNA virale neosintetizzato nel corso di infezioni in vitro di cellule in fase di proliferazione. I metodi potranno essere applicati per studi di cicli replicativi virali.

Applicazione di tecniche di rivelazione chemiluminescente al frazionamento in campo-flusso (field-flow fractionation - FFF) e sviluppo di sistemi FFF ibridi utilizzando interazioni antigene-anticorpo. Al fine di aumentare la selettività della tecnica GrFFF (gravitational FFF) al sorting cellulare, sono in corso studi per la realizzazione di un sistema GrFFF ibrido nel quale al frazionamento in base FFF si unisce una selezione cellulare mediante interazione con anticorpi specifici. Questo viene ottenuto mediante funzionalizzazione della parete di accumulazione del canale GrFFF con anticorpi specifici immobilizzati. La rivelazione mediante analisi d'immagine CL permette di monitorare in tempo reale il frazionamento di analiti e di ottimizzare i parametri sperimentali. E' stato sviluppato un metodo basato su FFF per la preparazione di campioni di plasma da sangue intero e la successiva analisi on-line in chemiluminescenza per la determinazione dell'attività dell'enzima fosfatasi alcalina nel plasma. Il metodo dimostra l'applicabilità della tecnica FFF per la preprazione pre-analitica di campioni biologici in dispositivi miniaturizzati point-of-care testing (POCT). La tecnica FFF è stata accoppiata con il naso elettronico per la rivelazione di batteri patogeni in campioni di latte e per la differenziazione di cellule batteriche vitali e non vitali.

- Sviluppo di metodologie basate sul naso elettronico per la caratterizzazione di sostanze di origine naturale e di prodotti cosmetici. Sono stati sviluppati metodi per (1) la caratterizzazione di campioni di té verde in base alla provenienza geografica ed allo stato di conservazione; (2) la caratterizzazione di creme aromaterapiche in funzione della tipologia e della quantità di olio essenziale e dello stato di conservazione della crema.

Sviluppo di metodi di spettrometria di massa per il rapporto isotopico ¹³C/¹²C: breath test per la diagnosi rapida e non invasiva di patologie gastrointestinali o epatiche. Sono stati messi a punto protocolli basati su breath test per il monitoraggio delle motilità del tratto gastrointestinale e delle funzionalità epatica e pancreatica durante la simulazione di una missione umana nello spazio Mars500.