Combattere le infezioni con la spettroscopia quantistica

Con milioni di casi in tutto il mondo e un alto tasso di mortalità, le infezioni gravi come la sepsi costituiscono una minaccia significativa per la salute della popolazione mondiale.

La diagnosi precoce è un fattore chiave ai fini di un trattamento efficace, tuttavia i metodi attualmente utilizzati per l’identificazione batterica sono spesso lenti e laboriosi.

Nasce da queste premesse il progetto QuBi (Quantum-based Bacteria Identification) che mira a sviluppare un sistema innovativo per l’identificazione rapida e sensibile dei batteri attraverso tecnologie quantistiche. 

Frutto della sinergia tra accademia e impresa – promotori sono Università Cattolica e Copan Group, azienda bresciana leader nel settore raccolta, trasporto e analisi di campioni microbiologici – la ricerca risponde a una delle sfide più urgenti della salute pubblica: la rapida identificazione di batteri patogeni in campioni biologici in situazioni dove ogni ora di ritardo terapeutico potrebbe rivelarsi fatale.

Al Centro di ricerca I-Lamp del campus di Mompiano si lavora sui fotoni, mentre l’azienda bresciana fornisce le colture batteriche da studiare. La portata delle scoperte potrebbe avere un impatto enorme a livello di salute pubblica.

Destinatario dei finanziamenti dell’Unione Europea nell’ambito della Missione 4 - Next Generation EU, QuBi sta infatti dimostrando che la convergenza tra fisica quantistica e microbiologia può migliorare sensibilità e rapidità della diagnosi di contaminazione batterica, sfruttando le proprietà quantistiche dei fotoni per identificare batteri a basse concentrazioni, tipiche delle fasi iniziali delle infezioni.

Claudio Giannetti, docente del Dipartimento di Matematica e Fisica "Niccolò Tartaglia" della sede di Brescia e responsabile scientifico della ricerca spiega che «Non si tratta infatti di sviluppare tecnologie che già ci sono, ma proprio di inventarsi un nuovo mondo. Ora siamo in procinto di creare la sorgente che possa emettere fotoni singoli e dimostrare che effettivamente si possono misurare concentrazioni di batteri più basse che con le tecniche tradizionali».

I risultati, gli sviluppi e le possibili applicazioni pratiche saranno oggetto del workshop “Quantum-enhanced Spectroscopies for Biosystems” in programma lunedì 16 giugno 2025 alle 10.00 nella sede di via della Garzetta.

L’evento, organizzato da I-LAMP in collaborazione con Copan Group all’interno del programma nazionale NQSTI (National Quantum Science and Technology Institute) finanziato dal PNRR – Next Generation EU, sarà un confronto multidisciplinare tra fisici, biofisici e microbiologi su come sfruttare le proprietà quantistiche della luce – fotoni entangled, luce squeezed, tecniche non classiche – per potenziare le prestazioni delle spettroscopie ottiche, superando i limiti delle tecniche diagnostiche tradizionali.