Un sensore tra nanofili d’oro distingue gli amminoacidi
Il dispositivo è stato sviluppato da un’équipe dell’Università di Osaka con ricercatori internazionali. Potrebbe un giorno aiutare a cercare tracce di vita su lune e pianeti, ma servono altri test.
Una minuscola fessura tra due nanofili d’oro potrebbe aiutare a cercare tracce di vita extraterrestre. Un gruppo internazionale di ricercatori ha sviluppato un sensore elettrico compatto capace di distinguere le forme degli amminoacidi, i componenti fondamentali delle proteine. La tecnica, descritta sulla rivista Nature Communications, potrebbe in futuro essere adattata alle sonde spaziali, anche se per ora richiede ulteriori test e sviluppi.
La chiralità degli amminoacidi
Gli amminoacidi si presentano in due forme speculari, chiamate L e D. Il loro equilibrio in un campione può fornire indizi sulla sua origine, vivente o non vivente. Questa proprietà, detta chiralità, viene già analizzata con la cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa (LC-MS), ma gli strumenti sono ingombranti, richiedono campioni abbondanti e comportano diversi passaggi chimici: caratteristiche poco adatte a un rover lunare.
Come funziona il sensore
Il nuovo metodo è stato messo a punto da un’équipe dell’Università di Osaka, in Giappone, insieme a ricercatori internazionali. Due nanofili d’oro, separati da uno spazio minuscolo, generano una corrente di tunneling: un fenomeno quantistico in cui gli elettroni attraversano la fessura. Quando sul microchip che ospita il dispositivo viene depositata una soluzione con amminoacidi, la corrente cambia in modo misurabile. Un sistema di apprendimento automatico interpreta poi i segnali elettrici per distinguere le forme L e D.
«Combinando la nostra tecnica di tunneling attraverso nanofessure con l’intelligenza artificiale, siamo riusciti a distinguere le forme L e D degli amminoacidi con un’accuratezza superiore all’80 per cento», afferma Takahito Ohshiro, bioingegnere dell’Università di Osaka. «È la prima volta che si distingue la chiralità degli amminoacidi a livello di singola molecola».
Gli autori definiscono il risultato un progresso per i sensori chimici. «Il rilevamento e la distinzione della chiralità molecolare a livello di singola molecola qui dimostrati rappresentano un progresso fondamentale nel campo dei sensori chimici», scrivono nell’articolo.
Il confronto con i metodi tradizionali
Per verificare il metodo, i ricercatori lo hanno confrontato con le tecniche tradizionali analizzando campioni del meteorite Murchison, in Australia, e del suolo del deserto di Atacama, in Cile. «Il nostro metodo ha dato risultati paragonabili a quelli delle tecniche tradizionali: entrambi sono stati in grado di rilevare le caratteristiche principali della composizione degli amminoacidi», spiega Masateru Taniguchi, nanotecnologo dell’Università di Osaka.
Possibili applicazioni nello spazio
Il dispositivo non può individuare la vita a distanza: per analizzare eventuali tracce servono campioni. Le sue dimensioni ridotte e la minore necessità di preparazione e materiale potrebbero però renderlo utile a bordo di sonde e rover senza equipaggio, che potrebbero inviare a Terra i risultati delle analisi su lune e pianeti lontani.
Questa possibilità è ancora lontana. Il sensore dovrà essere sviluppato e testato ulteriormente, anche per riuscire a riconoscere molecole mai incontrate prima o non incluse nell’addestramento del sistema automatico, essenziale per il successo dello studio. La tecnologia potrebbe trovare applicazioni sia nelle analisi chimiche terrestri sia nella ricerca astrobiologica.
«Questi risultati definiscono un metodo elettrico mirato per l’analisi della chiralità degli amminoacidi a livello di singola molecola e pongono le basi per future applicazioni nello studio di campioni chimicamente complessi, compresi quelli rilevanti per la ricerca astrobiologica», scrivono i ricercatori. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.
