Development of a one-step semi-homogeneous fluorescent method for multi-screening of sulfonamides in milk
Questo studio presenta un metodo fluorescente semi-omogeneo, rapido, ultra-sensibile e riutilizzabile in un unico passaggio per lo screening multiplo di 21 sulfonamidi nel latte, utilizzando microsfere magnetiche con impronta molecolare e fluorofori a emissione indotta dall'aggregazione per raggiungere limiti di rilevabilità nell'ordine dei pg/mL tramite analisi diretta del campione dopo una semplice diluizione.
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Nel mondo della sicurezza alimentare, la capacità di individuare minacce invisibili in un bicchiere di latte è una sfida costante. Agricoltori e autorità di regolamentazione si affidano a test chimici per garantire che gli antibiotici, specificamente un gruppo chiamato sulfonamidi, non rimangano nei prodotti lattiero-caseari destinati al consumo umano. Questi farmaci vengono utilizzati per curare gli animali malati, ma se rimangono nel latte, possono causare reazioni allergiche o contribuire alla resistenza agli antibiotici nelle persone. I metodi tradizionali per trovare questi residui prevedono spesso procedure di laboratorio complesse che richiedono ore, attrezzature costose e l'uso di anticorpi — strumenti biologici derivati dagli animali che sono costosi da produrre e non possono essere utilizzati più di una volta. Gli scienziati cercano da tempo un'alternativa più semplice, veloce e riutilizzabile che possa esaminare molti diversi tipi di questi farmaci contemporaneamente senza la pesante strumentazione di un laboratorio completo.
Un team di ricercatori dell'Università Agricola di Hebei ha sviluppato un nuovo metodo che avvicina la realtà a questo obiettivo, combinando due astuti trucchi chimici in un unico test rapido. Invece di utilizzare anticorpi biologici, hanno creato minuscole sfere magnetiche rivestite con un materiale sintetico progettato per agire come una spugna per i farmaci sulfonamidici. Questo materiale, noto come polimero a impronta molecolare, è costruito attorno a una specifica molecola di farmaco per creare minuscoli fori dalla forma personalizzata sulla sua superficie. Una volta rimosso il modello, questi fori rimangono, perfettamente dimensionati per catturare i farmaci bersaglio e nient'altro. Per rendere il test visibile, i ricercatori hanno attaccato una speciale molecola luminosa a una versione innocua del farmaco. Questa molecola luminosa ha una proprietà unica: brilla intensamente solo quando è ammassata insieme in un grappolo, ma rimane scura quando fluttua liberamente in un liquido.
Il processo funziona come una competizione per lo spazio sulla superficie di queste sfere magnetiche. Quando un campione di latte viene mescolato con le sfere magnetiche e il tracciante del farmaco luminoso, le molecole del tracciante corrono a riempire i fori vuoti sulle sfere, ammassandosi e brillando intensamente sotto una luce specifica. Se il latte contiene veri farmaci sulfonamidici, quei farmaci reali competono con il tracciante luminoso per gli stessi fori. I farmaci reali vincono gli spazi, spingendo il tracciante luminoso di nuovo nel liquido dove non può ammassarsi e quindi non può brillare. Più farmaco è presente nel latte, più debole diventa il bagliore. Poiché le sfere magnetiche possono essere estratte dal liquido con un magnete e lavate, possono essere utilizzate ancora e ancora, rendendo il test sia economico che sostenibile.
I ricercatori hanno testato questo sistema contro ventuno diversi tipi di farmaci sulfonamidici e hanno scoperto che è straordinariamente sensibile. Il metodo può rilevare questi farmaci a livelli bassi anche di poche parti per trilione, il che è sufficientemente sensibile da trovare residui anche dopo che il campione di latte è stato diluito ottanta volte con acqua. Questa estrema sensibilità significa che il latte non deve essere processato o pulito in modo complesso prima del test; una semplice diluizione è sufficiente per rimuovere le sostanze interferenti. L'intero processo, dalla miscelazione del campione alla lettura del risultato, richiede solo sette minuti. In prove condotte su sessanta campioni di latte reali provenienti da fattorie locali e supermercati, il nuovo metodo ha identificato correttamente un campione contenente un antibiotico specifico, un risultato che è stato successivamente confermato da una macchina di laboratorio standard ad alta tecnologia.
Rispetto ai metodi più vecchi che si affidano agli anticorpi o a convenzionali sostanze chimiche luminose, questo nuovo approccio offre un salto significativo in termini di velocità e sensibilità. Mentre le tradizionali sostanze chimiche luminose spesso perdono la loro brillantezza quando sono ammassate insieme, la speciale molecola utilizzata qui diventa in realtà più luminosa quando è ammassata, una proprietà che ha permesso ai ricercatori di rilevare farmaci a livelli molto più bassi rispetto a quanto precedentemente possibile con tecniche simili. Le sfere magnetiche potevano essere riutilizzate sei volte senza perdere la loro capacità di catturare i farmaci, mentre gli anticorpi biologici utilizzati in altri test sono articoli monouso. Dimostrando che un materiale sintetico e riutilizzabile può superare gli strumenti biologici in questa specifica applicazione, lo studio offre uno strumento pratico e a basso costo per i controlli di routine, garantendo che il latte sugli scaffali dei negozi rimanga sicuro per i consumatori senza la necessità di ritardi temporali dovuti ai laboratori.
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