Finora si pensava che la cisteina, uno degli amminoacidi base delle proteine, si legasse alle superfici soprattutto tramite il gruppo carbossilico. Un gruppo del DESY NanoLab (Amburgo, Germania), guidato da Heshmat Noei, insieme al team NanoQlab guidato da Cristiana Di Valentin, docente del Dipartimento di Scienza dei Materiali presso l'Università di Milano-Bicocca, ha invece scoperto che la molecola usa tutti e tre i suoi “bracci chimici” − amminico, carbossilico e tiolico − per aderire alle superfici di ossidi, in particolare al biossido di titanio (TiO2).
La cisteina agisce come un piccolo ingranaggio che si incastra perfettamente sulla superficie, con ogni gruppo funzionale legato a un punto preciso. Per dimostrarlo, i ricercatori hanno combinato tecniche avanzate di caratterizzazione con simulazioni quantistiche condotte all'Università di Milano-Bicocca, ottenendo una visione atomica del processo.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista The Journal of the American Chemical Society (Wiley, Impact Factor 15.7, 2024 Journal Impact Factor, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2025)) nell'articolo "Unraveling the Role of the Multifunctional Groups in the Adsorption of L-Cysteine on Rutile TiO2(110)" (DOI: 10.1021/jacs.5c07119).
“Abbiamo mostrato che anche il gruppo tiolico e quello amminico si legano direttamente alla superficie, rivelando un meccanismo di adesione molto più complesso,” spiega Heshmat Noei. Cristiana Di Valentin aggiunge: “Tutti i gruppi funzionali partecipano al processo, ciascuno in una posizione specifica, come in un puzzle molecolare.”
Secondo Daniele Perilli, ricercatore presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali, “per la prima volta si è visto che la cisteina può formare anche dimeri che si ancorano alla superficie.”
Questo non è solo un dettaglio chimico curioso. Capire come gli amminoacidi si attaccano ai materiali è fondamentale per progettare nuove tecnologie che interagiscono con il corpo o con l’ambiente. Le applicazioni possibili spaziano da biosensori intelligenti (ad esempio per test medici più precisi), rivestimenti biomedicali che dialogano con i tessuti, sistemi di disinfezione o depurazione dell’acqua, fino a superfici autopulenti o catalizzatori più efficienti.