Di Pesach Benson • 2 dicembre 2025

Gerusalemme, 2 dicembre 2025 (TPS-IL) — Scienziati israeliani hanno sviluppato un sensore di gas in grado di distinguere molecole “immagini speculari” nell’aria, una svolta con il potenziale di rivoluzionare la diagnostica medica, il controllo di qualità di alimenti e bevande, il monitoraggio ambientale e il settore farmaceutico, ha annunciato l’Università Ebraica di Gerusalemme.

Rilevando sottili differenze strutturali nei composti volatili, i sensori potrebbero alimentare test del respiro non invasivi per malattie come il cancro ai polmoni o il diabete, tracciare i cambiamenti nelle malattie nel tempo e garantire la coerenza di sapore e aroma in alimenti e fragranze. Potrebbero anche aiutare a identificare il deterioramento o la contaminazione prima che i prodotti raggiungano i consumatori.

Le molecole immagini speculari, chiamate anche molecole chirali, sono coppie di molecole che hanno la stessa formula chimica ma sono disposte come mani sinistra e destra — identiche nella composizione ma non sovrapponibili l’una all’altra. Anche se sembrano quasi identiche, le due forme possono avere effetti molto diversi, come produrre odori, sapori o risposte biologiche distinti.

Lo studio, che dettaglia la progettazione, i test e le potenziali applicazioni dei sensori, è stato pubblicato sulla rivista peer-reviewed Chem. Eur. J.

Il sensore utilizza nanotubi di carbonio rivestiti con recettori a base di zuccheri appositamente progettati, che agiscono come una serratura molecolare per interagire con specifiche sostanze chimiche presenti nell’aria. “Aggiungendo un rivestimento zuccherino, abbiamo creato un’architettura chimica precisa attorno al sensore che può interagire anche con molecole odorose a legame molto debole”, ha affermato il Prof. Shlomo Yitzchaik, uno dei supervisori dello studio.

Il team di ricerca, guidato da Ariel Shitrit e Yonatan Sukhran sotto la guida di Yitzchaik e del Prof. Mattan Hurevich, ha dimostrato che i sensori potevano differenziare chiaramente tra le forme immagini speculari di limonene e carvone, due comuni molecole odorose, senza mostrare alcuna reazione a forme simili di α-pinene. Notevolmente, i sensori hanno rilevato la molecola (–)-limonene a concentrazioni fino a 1,5 parti per milione, circa dieci volte più sensibili di molti metodi comparabili.

L’efficacia dei sensori deriva dall’interazione tra i nanotubi rivestiti di zucchero e le molecole presenti nell’aria. Utilizzando misurazioni elettriche combinate con simulazioni al computer in collaborazione con l’Università Tecnica di Dresda e l’Università Friedrich Schiller di Jena in Germania, i ricercatori hanno scoperto che ogni immagine speculare molecolare si lega in modo leggermente diverso al recettore. Queste minuscole differenze alterano il movimento degli elettroni nei nanotubi, producendo cambiamenti misurabili nel segnale elettrico.

“Comprendere come la struttura molecolare influenzi le prestazioni del sensore ci fornisce un progetto per la progettazione di migliori recettori olfattivi artificiali”, ha affermato Hurevich. Testando diversi progetti di recettori, il team ha identificato caratteristiche chimiche che migliorano la selettività, aprendo la strada a sensori più precisi e versatili.

La ricerca fa parte del consorzio europeo SMELLODI, che esplora i legami tra odore corporeo, percezione olfattiva e stati fisiologici ed emotivi. L’analisi non invasiva dei composti organici volatili, comprese le molecole immagini speculari, è un obiettivo chiave del progetto, con potenziali applicazioni nel monitoraggio della salute, nella sicurezza ambientale e nell’industria.

Trasformare molecole di zucchero, che normalmente si sciolgono in acqua, in sensori di gas stabili e funzionali ha rappresentato una sfida chimica e ingegneristica significativa. Il team ha superato questo problema creando un sistema a due parti: recettori regolabili a base di zuccheri chimicamente attaccati a nanomateriali di carbonio. Il design può essere messo a punto modificando il “telaio” zuccherino o i gruppi chimici ad esso attaccati, consentendo capacità di rilevamento su misura.

Oltre alla sanità e all’alimentazione, i sensori potrebbero avere applicazioni nel monitoraggio ambientale e farmaceutico. Possono rilevare inquinanti atmosferici o perdite chimiche a livelli estremamente bassi, migliorando la sicurezza sia per le persone che per gli ecosistemi. Nella produzione di farmaci e nella ricerca chimica, i sensori potrebbero verificare la purezza e la composizione delle molecole chirali, che spesso hanno diversi effetti biologici a seconda della loro forma immagine speculare, contribuendo a garantire che i prodotti siano sicuri ed efficaci.

Guardando al futuro, i ricercatori ritengono che gli strumenti computazionali, comprese simulazioni fisiche avanzate e machine learning, potrebbero accelerare la creazione di nuovi progetti di recettori, ampliando la gamma di molecole presenti nell’aria rilevabili e le loro forme immagini speculari.

“Il nostro lavoro dimostra che minuscole variazioni nella struttura molecolare possono essere rilevate in modo affidabile utilizzando nanotubi rivestiti di zucchero”, ha affermato Shitrit. “Ciò apre le porte a sistemi di rilevamento elettronico che in precedenza si ritenevano impossibili.”