Indagine sull’omoChiralità di biomolecole in un Ambiente microfluidico utilizzando la risonanza plasmonica di superficie (SPR)

L'identificazione delle firme biologiche, come amminoacidi e nucleotidi, è un prerequisito chiave per la ricerca astrobiologica, come previsto dalle recenti strategie e roadmap di ASI, ESA e NASA, tra cui l'Italian Project of Astrobiology, il progetto European AstRoMap e la NASA Ocean World Roadmap. Un approccio promettente è l'utilizzo della tecnologia microfluidica per identificare i biomarcatori. I sistemi microfluidici “lab-on-a-chip” offrono un modo eccellente per miniaturizzare gli esperimenti riducendo i costi, il peso, le dimensioni e migliorando la portabilità. I precedenti tentativi di utilizzare la microfluidica per rilevare la vita extraterrestre includono il Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) considerato per l'inclusione sul rover Rosalind Franklin deIl’ESA, parte della missione ExoMars e il recente esperimento sul cubesat ASI AstroBio. Se i biomarcatori sono il risultato di processi biotici o abiotici dipende dalla omochiralità. Quasi tutta la vita sulla Terra possiede amminoacidi levogiri (L), ad eccezione della glicina non chirale e degli zuccheri destrogiri (D). Una questione chiave aperta nel campo dell’astrobiologia è l'origine dell'omochiralità nelle biomolecole. La presenza di amminoacidi levogiri e degli zuccheri destrogiri (D) nelle condriti carbonacee suggerisce un'origine extraterrestre della vita sulla Terra, probabilmente dovuta a processi energetici come la fotochimica UV stellare, i raggi cosmici e i campi magnetici interstellari. Inoltre, l'identificazione di amminoacidi da missioni come Stardust della NASA sulla cometa Comet8lP/Wild 2 e la missione JAXA Hayabusa 2 sull'asteroide Ryugu confermano ulteriormente l'origine extraterrestre del1'omochira1ità negli amminoacidi biogenici. Biomolecole come gli amminoacidi a causa della loro elevata polarità, bassa volatilità e mancanza di cromosfere ed elettroattività rappresentano una sfida sia per la separazione che per il rilevamento. Il rilevamento di amminoacidi separati spesso richiede la derivatizzazione (labelling) per trasformare l'amminoacido e facilitarne la separazione e il rilevamento. La derivatizzazione, tuttavia, aggiunge un ulteriore passaggio e può indurre modifiche alle configurazioni strutturali ritardando o impedendo la separazione e il rilevamento. Il rilevamento ottico diretto di amminoacidi non derivatizzati ridurrebbe la complessità e potrebbe anche evitare problemi relativi alla sensibilità ai cambiamenti di temperatura, alla bassa gravità e agli effetti delle radiazioni sulle sonde di derivatizzazione. CASPR (Indagine sull’omoChiralità di biomolecole in un Ambiente microfluidico utilizzando la risonanza plasmonica di superficie (SPR)) propone l'uso di un ambiente microfluidico che utilizza la risonanza plasmonica di superficie come metodo di rilevamento senza derivatizzazione per studiare le ipotesi di interazione fotochimica UV/ elettromagnetica relative alla formazione extraterrestre di biomolecole omochirali. Le missioni di astrobiologia verso destinazioni orbitali vicine alla Terra (ad es. LEO, Van Allen, LI, orbita lunare) offrono l'opportunità di utilizzare lo spazio esterno come laboratorio di prova in cui i carichi miniaturizzati rispondono agli obiettivi fondamentali della scienza dell'astrobiologia. Precedenti esperimenti di volo spaziale come EXPOSE E ed R a bordo della stazione ISS, la missione NASA O/OREOS (Organism/Organic Exposure to Orbital Stresses) e la missione JAXA Tanpopo hanno utilizzato le condizioni dello spazio esterno per comprendere meglio la formazione e la stabilità delle biomolecole in un ambiente extraterrestre