Gli smartphone possono comunicare con le cellule

Smartphone, smartwatch e fitness tracker sono dispositivi elettronici che possono misurare numerosi parametri relativi allo stato di salute di una persona, ma nessuno di essi può rilevare un’infezione, scoprire il tipo di virus o somministrare un antibiotico. Questo perché il mondo della biologia non può comunicare con il mondo dell’elettronica. Alcuni ricercatori hanno però trovato un modo per far riconoscere gli elettroni alle cellule batteriche. In futuro potrebbe essere utilizzato uno smartphone per identificare e curare le malattie.

Il trasferimento delle informazioni nei dispositivi elettronici sfrutta gli elettroni, mentre nei sistemi biologici avviene tramite le molecole. Esiste però una piccola classe di molecole, denominate “redox“, che possono trasportare elettroni in seguito ad una reazione chimica (ossidazione o riduzione). I ricercatori hanno quindi modificato geneticamente un batterio, in modo da riconoscere le molecole redox “programmate” dall’elettrodo di un dispositivo elettronico. Applicando una tensione alla piocianina (una nota molecola redox) è possibile “accendere e spegnere” le cellule del batterio per controllare la sintesi di una proteina fluorescente di colore verde.

Altri interruttori elettrogenetici sono stati utilizzati per far muovere un batterio da una posizione stazionaria e per modificare il comportamento di una colonia di cellule. I ricercatori hanno inoltre dimostrato che, invertendo la polarità dell’elettrodo, è possibile modificare lo stato della piocianina da on (ossidazione) a off (riduzione). Le cellule possono quindi essere programmate in maniera ciclica.

Grazie a questa scoperta, un paziente potrebbe ingoiare una capsula microelettronica che rileva la presenza di un patogeno e somministra automaticamente il farmaco appropriato. Questa comunicazione molecolare può essere sfruttata per trasferire informazioni ad un dispositivo. Usando uno smartphone si potrebbe programmare un batterio per produrre composti chimici utili al sistema biologico.