La spettroscopia Raman amplificata da superfici (SERS) è una metodologia di analisi dei materiali che diffondono una radiazione elettromagnetica originata da una sorgente laser, da cui sono stati colpiti. Un importante passo in avanti nel campo della SERS è stato compiuto grazie alla ricerca condotta in collaborazione da Unifi, Consorzio per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase (CSGI), Istituto Nazionale di Ottica del CNR (CNR-INO) e Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non Lineare (LENS).
Le evidenze emerse dal lavoro dei ricercatori fiorentini sono state pubblicate su Nature Communications, nell’articolo “Hybrid lipid-AuNP clusters as highly efficient SERS substrates for biomedical applications”, in cui viene presentato un approccio innovativo per la fabbricazione di sonde SERS che combinano nanoparticelle d’oro (AuNPs) e vescicole lipidiche, aprendo nuove prospettive per applicazioni in diagnostica e imaging.
In particolare, per l’Ateneo fiorentino hanno partecipato allo studio i ricercatori del Dipartimento di Chimica ‘Ugo Schiff’ (DICUS) Debora Berti, Jacopo Cardellini, Costanza Ceni, Ilaria De Santis e Costanza Montis, insieme ad Amelia Morrone (Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino – Neurofarba) e Francesco Saverio Pavone (Dipartimento di Fisica).
“L’eccezionale sensibilità della tecnica SERS – spiega Debora Berti, docente di Chimica fisica del DICUS e senior author dell’articolo – permette di rilevare con precisione molecole anche a concentrazioni estremamente basse, rendendola particolarmente adatta per il monitoraggio di biomarcatori. Tuttavia, la fabbricazione di sonde SERS stabili ed efficienti ha rappresentato una sfida fino ad oggi: il team fiorentino ha superato questi ostacoli sviluppando una sonda chiamata LipoGold, che sfrutta l’aggregazione spontanea delle nanoparticelle d’oro su vescicole lipidiche, strutture già ampiamente utilizzate per applicazioni biologiche grazie alla loro biocompatibilità”.
“La chiave del successo di questo lavoro – spiegano Caterina Dallari, ricercatrice CNR, e Jacopo Cardellini, assegnista DICUS, primi firmatari dell’articolo – risiede nell’uso di una membrana lipidica come impalcatura per incorporare molecole attive Raman e favorire l’aggregazione controllata delle nanoparticelle d’oro. Grazie a questo approccio, è stato possibile ottenere un potente segnale Raman, essenziale per un rilevamento accurato, mantenendo al contempo una stabilità colloidale e strutturale. Inoltre, la semplicità della metodologia impiegata, basata su autoassemblaggio, rappresenta un significativo progresso rispetto ai metodi precedenti, che spesso richiedevano procedure lunghe e complesse”.
L’articolo non solo dimostra l’efficacia del metodo, ma ne sottolinea anche la versatilità. Le sonde LipoGold sono state infatti funzionalizzate con marcatori biologici specifici per rilevare alterazioni nei livelli intracellulari di ganglioside, aprendo così nuove vie per la diagnosi di patologie come la gangliosidosi GM1, una rara malattia genetica neurodegenerativa.
“Esempio dei grandi risultati che la ricerca interdisciplinare fiorentina può raggiungere – conclude Berti – questa scoperta rappresenta un’importante tappa nello sviluppo di nanomateriali multifunzionali per l’imaging e la diagnosi, con applicazioni potenziali non solo nel campo delle malattie rare ma anche in altri contesti biomedici”.