La ricerca di metodi più rapidi, sensibili e miniaturizzabili per misurare molecole biologicamente rilevanti sta modificando profondamente il panorama della chimica analitica. Ma l’innovazione non procede necessariamente sostituendo ciò che esiste: più spesso, le nuove tecnologie devono confrontarsi con conoscenze, procedure e criteri di affidabilità costruiti nel tempo attraverso le metodiche consolidate.
Un esempio interessante viene da uno studio pubblicato online il 27 agosto 2026 su Electroanalysis da Ngaira Mandela e Tobias Topisia. Gli autori hanno sviluppato un sensore elettrochimico per la determinazione della dopamina basato sull’integrazione di carbon quantum dots (CDs) all’interno di una struttura porosa denominata zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) [1].
Tra i riferimenti utilizzati compare anche Liquid chromatography in forensic toxicology, capitolo pubblicato da Elsevier nel 2023 da Diletta Berardinelli, Anastasio Tini, Eva Montanari, Paolo Berretta e Annagiulia Di Trana [2].
Il collegamento tra i due lavori non riguarda la continuità di uno stesso dispositivo o di uno stesso protocollo sperimentale. Il lavoro del 2023 non descrive infatti sensori elettrochimici basati su ZIF-8. Il ponte è più sottile e, dal punto di vista metodologico, più interessante: riguarda il passaggio dalle tecniche separative e spettrometriche utilizzate per ottenere misure affidabili nelle matrici biologiche alla ricerca di sistemi sensoristici più compatti, rapidi e potenzialmente decentralizzabili.
È in questo trasferimento di problemi, requisiti e criteri analitici che la citazione assume il suo significato.
Il nuovo studio: perché misurare elettrochimicamente la dopamina
La dopamina è una catecolamina con funzioni importanti nel sistema nervoso centrale e in diversi distretti periferici. È coinvolta, tra l’altro, nella modulazione del movimento, della motivazione, della ricompensa e di processi cognitivi. Alterazioni dei sistemi dopaminergici sono studiate in numerose condizioni neurologiche e psichiatriche, ma questo non significa che una singola concentrazione misurata nel sangue possa essere interpretata direttamente come indicatore dell’attività dopaminergica cerebrale [10].
La distinzione è importante proprio quando si valuta una nuova tecnologia analitica.
Mandela e Topisia affrontano il problema dal punto di vista della rilevazione elettrochimica. La dopamina è una molecola elettroattiva: può essere ossidata sulla superficie di un elettrodo generando un segnale misurabile. Questa caratteristica rende possibile progettare piattaforme capaci di trasformare l’interazione dell’analita con la superficie sensibile in una risposta elettrica quantitativa [1,7].
Il problema è che una matrice biologica non contiene soltanto dopamina. Acido ascorbico, acido urico e altre molecole possono interferire con il processo elettrochimico; inoltre, un elettrodo non opportunamente modificato può presentare sensibilità insufficiente, problemi di selettività e fenomeni di fouling superficiale [7].
Da qui nasce l’interesse per i nanomateriali.
Carbon quantum dots e ZIF-8: perché combinarli
Il sistema proposto dagli autori associa due componenti con proprietà differenti.
I carbon quantum dots sono nanoparticelle carboniose di dimensioni molto ridotte, caratterizzate da proprietà elettroniche e superficiali modulabili. Negli ultimi anni sono state studiate anche in ambito analitico e forense per applicazioni legate alla rilevazione di sostanze, biomarcatori e tracce, pur restando aperti problemi di standardizzazione, riproducibilità della sintesi e trasferimento verso procedure realmente validate [8].
ZIF-8 appartiene invece alla famiglia dei metal-organic frameworks, materiali cristallini caratterizzati da una struttura porosa e da un’elevata superficie disponibile. Queste proprietà possono favorire l’interazione con l’analita, ma ZIF-8 presenta una conduttività elettrica relativamente limitata, caratteristica poco favorevole quando si vuole utilizzare il materiale come componente di un sensore elettrochimico.
La strategia di Mandela e Topisia consiste quindi nell’integrare i carbon dots all’interno della struttura ZIF-8, tentando di combinare porosità e capacità di adsorbimento del framework con migliori proprietà di trasporto elettronico [1].
Gli autori sintetizzano i carbon quantum dots mediante una procedura idrotermale utilizzando L-prolina e o-fenilendiammina come precursori e successivamente li integrano nel framework mediante impregnazione elettrostatica regolata dal pH [1].
Secondo le caratterizzazioni riportate, l’incorporazione mantiene la struttura cristallina di tipo sodalite di ZIF-8.
Il risultato analitico: sensibilità elevata, ma in condizioni sperimentali
L’effetto più evidente dell’integrazione riguarda la resistenza al trasferimento di carica, che nello studio si riduce da circa 510 Ω a 55 Ω [1].
Gli autori interpretano questa diminuzione come indicativa di un miglioramento della conduzione elettronica e del trasferimento di carica verso l’elettrodo, accompagnato da una maggiore disponibilità di siti utili all’ossidazione della dopamina.
Un altro elemento caratterizzante dello studio è l’ottimizzazione della temperatura. La migliore risposta viene osservata a 30 °C.
In queste condizioni, l’elettrodo di carbonio vetroso modificato con CDs@ZIF-8 presenta un intervallo lineare dichiarato compreso tra 0,05 e 180 μM, una sensibilità di 0,2156 μA μM−1 e un limite di rilevazione di 18 nM, calcolato con rapporto segnale/rumore pari a 3 [1].
Il sensore conserva inoltre il 93,8% del segnale iniziale dopo dieci giorni e gli autori riportano recuperi compresi tra 97,1% e 104,8% in campioni di siero fetale bovino addizionati con dopamina [1].
Sono risultati analiticamente interessanti. Devono tuttavia essere interpretati per ciò che rappresentano: evidenze sperimentali ottenute durante lo sviluppo di una piattaforma sensoristica, non ancora una dimostrazione di validazione clinica.
Il lavoro del 2023: perché la cromatografia rimane un riferimento
È a questo punto che diventa rilevante la citazione di Liquid chromatography in forensic toxicology [2].
Il capitolo del 2023 ricostruisce il ruolo delle tecniche cromatografiche nell’evoluzione della tossicologia analitica e forense. Il problema di fondo è quello che continua a presentarsi anche nei sistemi sensoristici di nuova generazione: ottenere un risultato attendibile quando l’analita deve essere identificato all’interno di una matrice complessa.
Sangue, urine, saliva, capelli e altre matrici biologiche contengono componenti endogeni, metaboliti, farmaci e numerose sostanze potenzialmente interferenti. La qualità del risultato dipende pertanto non soltanto dalle prestazioni dello strumento, ma dall’intero processo analitico.
Nel capitolo vengono analizzati il pretrattamento del campione, le tecniche di estrazione liquido-liquido e in fase solida, l’approccio QuEChERS e l’impiego di HPLC e UHPLC accoppiate alla spettrometria di massa [2].
Particolare attenzione viene riservata alle applicazioni in ambito tossicologico, incluse sostanze d’abuso, farmaci, nuove sostanze psicoattive, biomarcatori dell’alcol e altre classi di interesse forense [2].
È lo stesso principio che caratterizza le più recenti attività dedicate alla standardizzazione dell’analisi nelle matrici biologiche: sensibilità da sola non significa affidabilità.
Su questo aspetto si inseriscono direttamente anche le Linee di indirizzo per la determinazione delle sostanze d’abuso e nuove sostanze psicoattive nelle matrici biologiche [PB2], che distinguono screening, conferma, gestione della matrice e requisiti di validità analitica.
Dove nasce il ponte scientifico
La posizione bibliografica della citazione aiuta a interpretarne il significato.
Nel lavoro di Mandela e Topisia, Liquid chromatography in forensic toxicology compare come riferimento n. 14 [1]. Immediatamente prima viene citato il Primer di Thomas e colleghi dedicato alla liquid chromatography-tandem mass spectrometry nella diagnostica clinica [3]; subito dopo compare una pubblicazione riguardante sviluppi e applicazioni della HPLC.
La versione accessibile attraverso Wiley non espone il periodo completo nel quale viene richiamato il riferimento [14]. Non sarebbe quindi rigoroso costruire una citazione testuale che non possiamo verificare.
La successione delle fonti permette però di riconoscere il nodo di congiunzione: il lavoro del 2023 partecipa al quadro dei metodi analitici convenzionali e consolidati rispetto ai quali vengono discusse tecnologie alternative di rilevazione.
In altri termini, il nuovo sensore tenta di rispondere a una domanda diversa da quella della cromatografia, ma eredita alcuni dei suoi problemi fondamentali: quanto è sensibile la misura? Quanto è selettiva? Come risponde alle interferenze? Come si comporta in una matrice biologica? Quanto è riproducibile? E, soprattutto, quanto concorda con un metodo di riferimento?
Questo è il vero ponte scientifico.
Dal laboratorio centralizzato al biosensing
La LC-MS/MS è uno strumento estremamente potente per l’identificazione e la quantificazione di composti in matrici complesse. La combinazione della separazione cromatografica con la selettività della spettrometria di massa consente di distinguere analiti e interferenti e di eseguire determinazioni quantitative con elevato controllo metodologico [3].
Queste prestazioni richiedono però strumentazione sofisticata, personale qualificato, preparazione dei campioni e un laboratorio adeguatamente organizzato.
La sensoristica elettrochimica si muove verso un obiettivo differente: dispositivi meno complessi, potenzialmente più economici, miniaturizzabili e utilizzabili per misure rapide o ripetute.
La letteratura recente mostra quanto questa linea di ricerca sia attiva.
Nel 2024 Ahmad e colleghi hanno utilizzato ZIF-8 per modificare un elettrodo screen-printed, ottenendo un limite di rilevazione di 0,087 μM per la dopamina [4].
Nel 2024 Sun e colleghi hanno sviluppato un sistema basato su nanocages di ZIF-8 modulate attraverso differenti microambienti, riportando un limite di rilevazione di 0,1 μM [5].
Nel 2025 Nugraha e colleghi hanno invece utilizzato ZIF-8 drogato con ferro, raggiungendo un limite di rilevazione di 0,035 μM e studiando la discriminazione della dopamina in presenza di acido urico, acido ascorbico e urea [6].
Il lavoro di Mandela e Topisia si colloca quindi in un campo già fortemente competitivo, nel quale la prestazione dei materiali viene progressivamente migliorata [1].
Sensibilità non significa automaticamente utilità clinica
Uno degli errori più frequenti nella comunicazione delle nuove tecnologie diagnostiche consiste nel considerare un limite di rilevazione molto basso come prova sufficiente di superiorità.
Non lo è.
Una metodica analitica destinata all’applicazione reale deve dimostrare almeno accuratezza, precisione, linearità, selettività, specificità, riproducibilità, robustezza, stabilità e adeguato controllo dell’effetto matrice.
Nel biosensing elettrochimico diventano particolarmente importanti anche il fouling dell’elettrodo, la riproducibilità tra dispositivi, la variabilità tra lotti di nanomateriali e la presenza di molecole con potenziali di ossidazione simili [7].
La review di Wannassi e colleghi, che analizza gli sviluppi dei sensori elettrochimici per la dopamina dal 2010 al 2025, identifica proprio interferenze, fouling, riproducibilità e trasferimento verso sistemi biologici reali tra i principali problemi ancora aperti [7].
Da questo punto di vista, il lavoro del 2023 conserva una rilevanza metodologica precisa: la tossicologia analitica insegna che il risultato non può essere separato dalla matrice e dal processo con il quale viene prodotto.
Il problema delle matrici biologiche reali
Mandela e Topisia verificano il proprio sistema utilizzando siero fetale bovino addizionato con dopamina [1].
È un passaggio appropriato per uno studio di proof-of-concept, perché permette di verificare se il segnale rimane utilizzabile in un ambiente più complesso rispetto a una semplice soluzione tampone.
Non equivale però a una validazione su campioni clinici umani autentici.
Una matrice reale introduce variabilità interindividuale, proteine, metaboliti, farmaci concomitanti e numerose altre sorgenti di interferenza.
Inoltre, quando si parla di dopamina è necessario distinguere la misura periferica dall’attività dopaminergica nel sistema nervoso centrale. La dopamina è presente e viene metabolizzata anche nei tessuti periferici; le concentrazioni presenti nei diversi compartimenti biologici non sono quindi automaticamente equivalenti [10].
Per questa ragione, il passaggio da “sensore capace di misurare dopamina nel siero” a “strumento per la diagnosi di una malattia neurologica” richiede una catena di validazione molto più lunga.
Un parallelismo già osservabile nei cannabinoidi
La stessa transizione tra metodiche di laboratorio e biosensing è osservabile in altri settori.
Nel monitoraggio di THC e CBD, ad esempio, LC-MS/MS permette di ottenere dati quantitativi affidabili su campioni biologici, mentre nuove piattaforme sensoristiche stanno tentando di trasferire queste determinazioni verso dispositivi più rapidi e decentralizzati.
Questo rapporto tra metodiche consolidate e tecnologie emergenti è stato approfondito nell’articolo THC e CBD nel sangue: dalla ricerca ISS ai biosensori [PB3].
Il principio è sovrapponibile: un biosensore non acquisisce valore clinico perché è miniaturizzato. Deve prima dimostrare di misurare correttamente ciò che pretende di misurare e deve essere confrontato con una metodica di riferimento.
Un elemento di cautela: un secondo studio CDs@ZIF-8 del 2026
Il fact-checking della letteratura fa emergere un elemento che merita di essere segnalato senza sovrainterpretazioni.
Nel 2026 Microchemical Journal ha pubblicato anche il lavoro di Yan e colleghi, Temperature-tunable carbon quantum dots modified ZIF-8 electrochemical sensor for sensitive dopamine detection [9].
La piattaforma presenta notevoli analogie con quella descritta da Mandela e Topisia: utilizzo di CDs@ZIF-8, impiego di L-prolina e o-fenilendiammina per produrre i carbon dots, valutazione della temperatura e individuazione di 30 °C come condizione ottimale [9].
Yan e colleghi riportano un intervallo lineare di 0,1–150 μM, una sensibilità di 0,1874 μA μM−1 e un LOD di 24 nM [9]. Mandela e Topisia riportano rispettivamente 0,05–180 μM, 0,2156 μA μM−1 e 18 nM [1].
Questa sovrapposizione non consente di affermare plagio, duplicazione o irregolarità scientifiche. Una valutazione del genere richiederebbe il confronto integrale dei manoscritti, dei dati e della cronologia editoriale.
Impone però prudenza nell’utilizzare definizioni assolute come “prima applicazione”, “tecnologia completamente nuova” o “approccio unico”.
Una seconda anomalia da segnalare nella bibliografia
La pagina Wiley del nuovo articolo presenta inoltre un elemento bibliografico insolito.
Dopo una prima serie di riferimenti pertinenti a dopamina, cromatografia, biosensori e metal-organic frameworks, a partire da una parte della bibliografia compaiono numerosi lavori relativi a convertitori elettrici, reti di potenza, sistemi aeronautici, turbine, previsione della vita residua di componenti e altri argomenti la cui relazione con il biosensing della dopamina non è immediatamente evidente [1].
La presenza di tali riferimenti è direttamente verificabile sulla pagina dell’editore.
Non è possibile, sulla base di questo solo elemento, stabilirne la causa né dedurne problemi di integrità del lavoro. È però corretto segnalarlo come anomalia bibliografica che richiede prudenza nella valutazione complessiva della pubblicazione.
Cosa trasferisce realmente il lavoro del 2023 alla ricerca del 2026
La domanda centrale può quindi essere formulata in modo più preciso: cosa passa scientificamente da Liquid chromatography in forensic toxicology al lavoro sul sensore CDs@ZIF-8?
Non passa il materiale.
Non passa la configurazione dell’elettrodo.
Non passa il protocollo per produrre i carbon dots.
Passa invece una parte della cultura metodologica dell’analisi di matrici biologiche.
Il lavoro del 2023 richiama l’importanza della preparazione del campione, della separazione degli interferenti, dell’identificazione dell’analita e dell’utilizzo di metodiche altamente selettive come HPLC/UHPLC accoppiate alla spettrometria di massa [2].
Il sensore del 2026 affronta lo stesso problema da una prospettiva tecnologica differente: tentare di ottenere una misura selettiva attraverso l’ingegnerizzazione della superficie dell’elettrodo.
Il ponte è quindi analitico e traslazionale.
Le due tecnologie non sono concorrenti in senso assoluto. In prospettiva potrebbero diventare complementari: biosensori per screening, monitoraggio rapido o misure decentralizzate; LC-MS/MS e tecniche equivalenti per conferma, caratterizzazione dettagliata, analisi multianalita e validazione.
Perché il lavoro storico rimane attuale
La citazione del 2023 è significativa proprio perché mostra come una pubblicazione dedicata a una tecnologia consolidata possa continuare a essere utilizzata quando la ricerca si sposta verso strumenti completamente differenti.
L’evoluzione analitica non cancella i problemi precedenti.
Li trasferisce.
Un sensore può essere più piccolo di uno spettrometro di massa e può restituire un risultato in tempi molto più brevi, ma deve comunque dimostrare che quel risultato è corretto.
Deve riconoscere l’analita in presenza di interferenti.
Deve funzionare nella matrice reale.
Deve essere riproducibile.
Deve essere stabile.
E, quando si propone per applicazioni cliniche o tossicologiche, deve essere confrontato con metodiche consolidate.
Questi principi rappresentano il collegamento più solido tra la cromatografia forense descritta nel 2023 e la sensoristica elettrochimica sviluppata nel 2026.
Limiti metodologici e prospettive
Il nuovo studio presenta risultati sperimentali promettenti, ma almeno quattro aspetti devono essere considerati prima di ipotizzare un’applicazione clinica.
Il primo riguarda la matrice: siero fetale bovino fortificato non equivale a campioni umani autentici.
Il secondo riguarda la stabilità: dieci giorni rappresentano un dato utile nella fase sperimentale, ma non consentono di definire shelf-life e affidabilità di un dispositivo destinato all’uso routinario.
Il terzo riguarda la validazione comparativa: sarebbe necessario confrontare sistematicamente il sensore con una metodica di riferimento su campioni reali, valutando bias, precisione, accordo e interferenze.
Il quarto riguarda la riproducibilità del materiale stesso. La letteratura sui carbon quantum dots evidenzia che standardizzazione della sintesi e consistenza batch-to-batch restano aspetti importanti per la loro futura applicazione analitica [8].
Solo superando questi passaggi una piattaforma sperimentale può iniziare un reale percorso traslazionale.
Conclusioni
La citazione di Liquid chromatography in forensic toxicology nel lavoro pubblicato nel 2026 su Electroanalysis rappresenta un esempio interessante di trasferimento di conoscenza tra generazioni differenti di tecnologie analitiche.
Il capitolo del 2023 non anticipa il sensore CDs@ZIF-8 e non deve essere presentato come la sua origine tecnologica. Viene invece utilizzato come uno dei riferimenti che contribuiscono a definire il panorama delle metodiche analitiche consolidate applicabili alle matrici biologiche [1,2].
Il nuovo studio prova a spostare quel problema verso un’altra dimensione: un elettrodo nanostrutturato capace di trasformare rapidamente l’ossidazione della dopamina in un segnale quantitativo.
Ma la lezione proveniente dalla tossicologia analitica rimane intatta.
La qualità di una misura non dipende soltanto da quanto poco analita uno strumento riesce a rilevare, ma dalla capacità di dimostrare che quel segnale rappresenta realmente l’analita di interesse all’interno di una matrice complessa, in modo accurato, selettivo, riproducibile e validato.
È questo, più del singolo valore di sensibilità o del limite di rilevazione, il vero ponte tra la cromatografia del 2023 e il biosensing elettrochimico del 2026.
Bibliografia
Fonti scientifiche e istituzionali
[1] Mandela N, Topisia T. Synergistic Integration of Carbon Quantum Dots and Zeolitic Imidazolate Framework-8 for Advanced Electrochemical Biosensing of Dopamine. Electroanalysis. 2026;38(9). DOI: 10.1002/elan.70206.
[2] Berardinelli D, Tini A, Montanari E, Berretta P, Di Trana A. Liquid chromatography in forensic toxicology. In: Liquid Chromatography. Third Edition. Applications. Vol 2. Elsevier; 2023. p. 913–941. DOI: 10.1016/B978-0-323-99969-4.00010-3.
[3] Thomas SN, French D, Jannetto PJ, Rappold BA, Clarke WA. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry for clinical diagnostics. Nat Rev Methods Primers. 2022;2(1):96. DOI: 10.1038/s43586-022-00175-x. PMID: 36532107.
[4] Ahmad K, Nde DT, Khan RA, Raza W. Fabrication of Zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) modified screen-printed electrode and its catalytic role for the electrochemical determination of biological molecule (dopamine). Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2024;699:134606. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.134606.
[5] Sun W, Liu J, Zha X, Sun G, Wang Y. Triple microenvironment modulation of zeolite imidazolate framework (ZIF) nanocages for boosting dopamine electrocatalysis. J Colloid Interface Sci. 2024;654(Pt A):1–12. DOI: 10.1016/j.jcis.2023.10.022. PMID: 37832230.
[6] Nugraha, Hanifah N, Muslihati A, Raihan MF, Septiani NLW, Yuliarto B. Non-enzymatic dopamine detection using iron doped ZIF-8-based electrochemical sensor. RSC Adv. 2025;15(10):7897–7904. DOI: 10.1039/D4RA03307H. PMID: 40084302.
[7] Wannassi J, Essousi H, Kahri H, Barhoumi H. Recent progress in nanostructured materials for electrochemical dopamine detection. Microchem J. 2025;219:115941. DOI: 10.1016/j.microc.2025.115941.
[8] Beshahwored SS. Carbon quantum dots (CQDs) in forensic investigations: a review of current applications and future perspectives. RSC Adv. 2025;15(41):34718–34732. DOI: 10.1039/D5RA05791D. PMID: 40989509.
[9] Yan D, Qiao C, Zhou X, Gu Q, Liu Y, Huang S, Wang S, Wei Y. Temperature-tunable carbon quantum dots modified ZIF-8 electrochemical sensor for sensitive dopamine detection. Microchem J. 2026;228:119083. DOI: 10.1016/j.microc.2026.119083.
[10] Matt SM, Gaskill PJ. Where Is Dopamine and How Do Immune Cells See It? Dopamine-Mediated Immune Cell Function in Health and Disease. J Neuroimmune Pharmacol. 2020;15(1):114–164. DOI: 10.1007/s11481-019-09851-4. PMID: 31077015.
Approfondimenti interni – paoloberretta.com
[PB1] Paolo Berretta. Liquid Chromatography (third edition) Applications, Chapter 27 Liquid chromatography in forensic toxicology.
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[PB2] Paolo Berretta. Linee di indirizzo per la determinazione delle sostanze d’abuso e nuove sostanze psicoattive nelle matrici biologiche.
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[PB3] Paolo Berretta. THC e CBD nel sangue: dalla ricerca ISS ai biosensori.
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