Da un progetto INSTM/Regione Lombardia, un nuovo metodo per identificare le designer drugs

Un passo avanti e due indietro. È questo il destino della lotta alle droghe sintetiche. Fino ad oggi. Grazie a un gruppo di ricerca delle università di Parma, Brescia e Catania, coordinato dai ricercatori INSTM Paolo Bergese e Enrico Dalcanale, sarà possibile ora identificare facilmente le cosiddette “designer drug” con un unico test in acqua.
Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Angewandte Chemie, è frutto del progetto di ricerca SNAF, finanziato tramite l’Accordo di collaborazione stipulato tra INSTM e Regione Lombardia.

Il background

Metamfetamina è il nome comune dell’N-metil-alfa-metilfenetilammina, una potente sostanza psicostimolante e neurotossica, utilizzata in medicina per il trattamento del deficit di attenzione e iperattività (ADHD) e dell'obesità. Purtroppo, tale sostanza è più tristemente nota come droga ricreativa e la sua vendita senza ricetta sul mercato nero rappresenta un grave rischio per la salute di chi ne fa uso e alimenta un illecito giro d’affari internazionale di milioni di euro.
L’assunzione di metamfetamina stimola il rilascio di dopamina nelle aree del cervello che regolano la sensazione di piacere. Nel breve periodo l’effetto è quello di un potente stimolante: annulla la fatica, riduce l'appetito, aumenta le energie, la capacità di rimanere svegli, la libido e la resistenza sessuale. L'utilizzo a lungo termine provoca però dipendenza e, se assunta abitualmente, può condurre alla morte per overdose o comunque provocare psicosi (comportamenti violenti, ansia, confusione, insonnia, paranoia e disturbi della personalità), perdita dei denti e danni cerebrali gravi e irreversibili.
A questo si aggiunge il continuo sviluppo da parte del mercato delle designer drugs, sostanze derivate dalla metamfetamina attraverso modifiche chimiche che le rendono a tutti gli effetti droghe nuove, non catalogate nelle tabelle dei governi e difficilmente rilevabili con i test a disposizione.

Un po' di chimica

Dal punto di vista chimico, la metamfetamina è costituita da uno “scheletro” molecolare (un anello aromatico) al quale è legato la parte della molecola responsabile dell’effetto psicotropo, il gruppo metilamminico (NH2-Me). L’aggiunta di ulteriori gruppi funzionali periferici sull’anello aromatico trasforma la metamfetamina in un suo derivato (ad es. la 3-fluoro metamfetamina o l’ecstasy) a tutti gli effetti invisibile a molti test.

Come indentificarle?

Attualmente è necessario condurre un’analisi specifica per ogni sostanza si desideri identificare. Di conseguenza, è stata sviluppata una grande varietà di metodi analitici per l'individuazione di metamfetamine, la maggior parte dei quali sono lenti a dare risultati o richiedono operazioni complesse, come l'estrazione in fase solida della droga seguita da analisi con gascromatografia/spettrometria di massa o cromatografia liquida/spettrometria di massa, con spettrometria di mobilità a trappola ionica o spettroscopia ad infrarossi in trasformata di Fourier o con metodi immunologici.
Il metodo analitico proposto dai ricercatori INSTM, invece, si basa sul riconoscimento del gruppo metilamminico indipendentemente dall’anello aromatico e dalle eventuali modifiche che porta. È evidente come tale test permetta di riconoscere droghe molto diverse tra loro.
Per comprendere come funziona il nostro testspiega Bergesebisogna pensare a una chiave e il suo portachiavi. La chiave è il gruppo NH2-Me, mentre il portachiavi è l’anello aromatico con la sua “coda” chimica (i gruppi funzionali secondari ad esso legati). Il fatto che ci sia una coda differente, oltre alle difficoltà di carattere analitico e legislativo, può causare danni notevoli sul piano biologico, perché può trasformare la droga in una sostanza più dannosa di quella di partenza. Noi però ci siamo soffermati sulla chiave, per individuare se e quando entra nella toppa”.

Ma come funziona il nuovo test?

La nuova tecnica mima il meccanismo ligando-recettore alla base della comunicazione cellulare. I ricercatori hanno usato un recettore frutto della chimica supramolecolare, un cavitando tetrafosfonato concepito per riconoscere il gruppo metilamminico sullo scheletro delle metamfetamine.
I cavitandi sono ancorati sulla superficie di un microtrampolino di silicio di 500x100x1 micrometricubi (microcantilever), comunemente impiegato come sonda in microscopia a forza atomica (AFM). Le molecole di metamfetamina (disciolte in soluzione acquosa) che entrano in contatto coi cavitandi sono da questi riconosciute (si crea un complesso metamfetamina-cavitando) e l’energia rilasciata da questa interazione induce una deflessione misurabile del microcantilever, che costituisce il segnale di trasduzione.
I cavitandi riconoscono il gruppo metilamminico attraverso un insieme sinergico di interazioni deboli. Le variazioni chimiche sull’anello aromatico delle designer drugs non interferiscono con il riconoscimento da parte del recettore sintetico. Anche le altre sostanze mescolate con la droga, solitamente glucosio o caffeina, non ne disturbano la rilevazione. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare l'efficacia della loro tecnica con una varietà di sostanze a base di metamfetamine e con la cocaina pure, così come da campioni reali provenienti “dalla strada”.
Il nostro prossimo passoconclude Dalcanalesarà un sensore fluorescente o plasmonico specifico per la rilevazione dell’ecstasy in campioni acquosi o di urine e l’estensione di questo approccio all’analisi della presenza in liquidi biologici di molecole o proteine correlate con forme aggressive di cancro o a malattie degenerative”.

La naturale evoluzione del progetto SNAF è il progetto SUPRANANO, finanziato sempre nell'ambito dell'Accordo tra INSTM e Regione Lombardia. I risultati preliminare sono stati presentati durante il seminario organizzato il 16 luglio a Milano.

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