Poche persone arriveranno probabilmente alla fine di queste pagine, dunque, voglio partire con le parole che, al termine di questa esperienza, sento come le più importanti.
Sono onorata nel vincere questa prima edizione del premio, per il quale ringrazio vivamente la Federazione. L’ambito degli studi fisici continua ad essere un mondo prevalentemente maschile. Le percentuali di presenza femminile all’interno dei nostri laboratori sono in crescita ma ancora molto lentamente. Riconoscimenti come questo non solo contribuiscono alla soddisfazione della persona e del gruppo di ricerca che ha alle spalle ma possono essere un importante stimolo per le nuove universitarie del domani, a maggior ragione in un periodo come quello che stiamo vivendo. Dopo i tristi eventi di cronaca che hanno segnato queste ultime settimane, accettare un premio in quanto donna nella scienza porta con sé un carico emotivo di notevole entità e non posso farlo restando indifferente. Ci sarebbero molte persone che vorrei ringraziare ma sento di voler invece partire con una grande, sentita dedica a Giulia Cecchettin. Credo che ognuno di voi sappia di chi sto parlando. È sufficiente ascoltare, leggere o guardare un qualsiasi giornale, a una qualsiasi ora, per trovare il suo nome. A Padova, e vedo un po’ ovunque, in questi giorni il dolore è forte, è straziante, ma ciò che è ancora più grande è la rabbia. Lo stiamo facendo sentire e spero non smetteremo più di farlo perché anche Giulia era una donna della scienza e perdendo lei abbiamo perso tutte e tutti, ancora una volta.
Tornerò ora al progetto che mi ha permesso di vincere questo importante premio. L’obiettivo di questo studio è lo sviluppo di un dispositivo microfluidico per l’isolamento di Vescicole Extracellulari da campioni di plasma umano, per la diagnostica di predisposizioni a patologie cardiovascolari.
Nel corso dell’ultima decina d’anni, la ricerca in ambito diagnostico ha vissuto un rapido sviluppo. Tra le ragioni, vi è l’identificazione di nuovi biomarcatori, i quali permetterebbero di passare da tecniche diagnostiche invasive, come CT scans e biopsie chirurgiche, a un metodo nuovo e meno invasivo, chiamato Biopsia liquida, dove si renderebbe necessaria una semplice analisi del sangue. Tra questi marcatori, le Vescicole Extracellulari (EVs) mostrano un elevato potenziale per la diagnostica di vari tipi di patologie come casi tumorali, neurodegenerativi e disordini cardiaci. Nonostante esse siano state per anni considerate scarto cellulare, ci si riferisce ora alle Vescicole Extracellulari come “cargo ships” in quanto contengono al loro interno il materiale genetico della cellula d’origine e, viaggiando all’interno dei fluidi corporei, svolgono un ruolo fondamentale nella comunicazione all’interno del nostro corpo. Riuscendo a isolarle dai fluidi corporei e ad analizzarle, si potrebbe avere un rapido accesso alle informazioni della cellula madre e dunque allo stato dell’organo d’origine.
Tra i metodi di isolamento si può annoverare quello dell’affinità chimica, che va a sfruttare le proteine di membrana delle Vescicole. In particolare, si possono utilizzare sia superfici aperte che biglie micrometriche le quali, una volta funzionalizzate con anticorpi specifici, si legano alle suddette proteine, fungendo da siti di ancoraggio per le vescicole stesse.
Il nostro progetto si propone l’implementazione di tale metodo di cattura in microfluidica a gocce, sviluppando un dispositivo che sia in grado di processare e analizzare in modo diretto campioni di plasma umano. Il progetto è stato sviluppato presso il Laboratorio di Fisica delle Superfici ed Interfacce (LaFSI) del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università degli Studi di Padova, con la supervisione del Dottor Davide Ferraro, ricercatore presso il gruppo. In collaborazione con la Professoressa Valentina Zappulli, del Dipartimento di Biomedicina Comparata e Scienze Alimentari dell’Università di Padova, tra i principali esperti in Vescicole Extracellulari e parte del consiglio della Società Italiana di Vescicole Extracellulari e in collaborazione con il Professor Nicola Ferri del Dipartimento di Medicina del medesimo ateneo.
Abbiamo progettato e fabbricato la nostra piattaforma microfluidica tramite tecniche di microfabbricazione come micro-milling e metodi soft-litografici (double replica molding). Il nostro protocollo prevede tre principali step: i) la generazione delle gocce di plasma umano contenenti le biglie paramagnetiche, tramite una giunzione tra i canali microfluidici con i quali vengono infuse le fasi all’interno del circuito (circa 20 gocce da 1 l al secondo); ii) l’incubazione delle gocce per 4h a temperatura prossima agli 0°C, per aumentare la probabilità di cattura delle vescicole da parte delle biglie; iii) l’estrazione delle biglie, tramite campo magnetico, dalle gocce di plasma. Una volta estratte, le biglie devono essere analizzate per verificare l’efficacia di cattura del nostro dispositivo.
La prima indagine si è svolta tramite Nanoparticle Tracking Analysis, valutando la concentrazione di vescicole all’interno dei nostri campioni prima e dopo gli step del protocollo e stimando un’efficacia di cattura attorno al 60%, risultato comparabile con gli altri protocolli basati su biglie magnetiche, sia su macro-scale di laboratorio che su scale microfluidiche. Tramite microscopia confocale abbiamo poi verificato la presenza delle vescicole sulla superficie delle biglie paramagnetiche. Infine, tramite Western Blot, una tecnica di analisi proteica basata su elettroforesi su gel, abbiamo appurato la capacità del protocollo nell’estrazione delle proteine target.
Tutti questi test sono stati svolti su campioni di Vescicole Extracellulari provenienti da linea maligna immortalata di adenocarcinoma umano MDA-MB-231, disperse in mezzo di coltura cellulare. Sono ora in corso i test su aliquote provenienti direttamente da campioni di plasma umano.
Vorrei ringraziare gli enti che hanno sovvenzionato questo progetto: il Ministero dell’università e della Ricerca, l’Università degli Studi di Padova. Una menzione particolare va al mio gruppo di ricerca, il Laboratorio di Fisica delle Superfici e Interfacce, e in particolare al mio supervisore, il Dottor Davide Ferraro.
Crediamo fermamente che questo progetto possa contribuire all’avanzamento nella manipolazione microfluidica di gocce contenenti liquidi complessi, come i campioni di plasma umano. Non solo, in caso di un successo futuro, il protocollo potrebbe mantenere la promessa per trasformare la diagnostica e il monitoraggio verso un’assistenza sanitaria personalizzata ed efficace, fornendo un metodo non invasivo ed efficiente per accedere a questi nuovi biomarcatori. Questa ricerca non solo contribuisce quindi al campo della diagnostica medica, ma esemplifica il potenziale dei sistemi microfluidici nel rivoluzionare le pratiche sanitarie del futuro.
Concludo ringraziando nuovamente la Federazione per questa significativa esperienza. Il riconoscimento ricevuto è sicuramente una soddisfazione per il mio presente, alla luce degli anni di studio trascorsi, ma ancor più è uno stimolo per il mio domani, per proseguire nella profonda convinzione dell’importanza che la fisica riveste ogni giorno per la nostra società.
Dott.ssa Beatrice Crestani
The post Premio “Chimica e fisica al femminile 2023” – Vincitrice settore Fisica first appeared on Federazione nazionale degli ordini dei chimici e dei fisici.
Leggi l’articolo completo: Premio “Chimica e fisica al femminile 2023” – Vincitrice settore Fisica