PDF (tesi dottorato ROTIROTI) - FedOA - Università degli Studi di ...

molecolare, la chimica delle superfici, l’ingegneria microelettronica. Il materiale scelto
quale supporto ed elemento trasduttore è il silicio poroso: la sua caratteristica morfologica
è quella di una struttura spugnosa interconnessa da nanocristalli di silicio che possono
avere disposizione ordinata o quasi caotica a seconda delle procedure di produzione
adottate. Questa morfologia tipica gli conferisce un’elevata superficie specifica che
assicura un’efficace interazione con agenti esterni. Inoltre varia fortemente le sue
caratteristiche chimico-fisiche quando esposto ad agenti biochimici.
Le problematiche tecnico-scientifiche affrontate nel corso dei tre anni del dottorato, sono
state quindi in particolare:
1. la fabbricazione del silicio poroso, quale elemento di supporto del biosensore e
sistema di trasduzione del segnale ottico;
2. lo studio di una procedura affidabile di funzionalizzazione della superficie di silicio
poroso in grado di ancorare in modo covalente le molecole sonda al materiale
supporto;
3. l’individuazione di sonde molecolari particolarmente stabili e compatibili con la
realizzazione di biosensori riutilizzabili, quali ad esempio le proteine purificate da
organismi estremofili;
4. la messa a punto di opportuni protocolli sperimentali per la definizione dell’attività
delle sonde una volta agganciate al supporto trasduttore;
5. lo sviluppo di tecniche di microlavorazione del silicio, del vetro e di altri materiali
eventualmente impiegati per la realizzazione di un prototipo di “lab-on-chip”,
compatibili con l’utilizzo di sonde molecolari biologiche.
1
2
3
Reflectivity (a.u.)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
600 800 1000 1200 1400 1600
Wavelength (nm)
Figura 2: schematizzazione grafica del progetto di tesi
L’integrazione di un biosensore con le tecnologie tipiche della microelettronica e dei circuiti
integrati infatti non è mai una evoluzione diretta del dispositivo sensibile in un
microsistema, perché l’impiego di sonde biologiche introduce una difficoltà in più legata
alla stabilità delle stesse in condizioni di temperatura diverse da quelle ambientali.
Il microsistema realizzato è stato utilizzato per rivelare l’ibridazione tra eliche di DNA
complementari e per studiare gli eventi di riconoscimento molecolare tra proteina e
ligando. In quanto segue si riportano le metodologie ed i principali risultati ottenuti durante
il lavoro di tesi.
Produzione e caratterizzazione del materiale Silicio Poroso (J3, J11)
Il Silicio Poroso (PSi) è prodotto per dissoluzione elettrochimica di silicio cristallino
drogato, ed ha una morfologia spugnosa che gli conferisce una superficie specifica molto
elevata, dell’ordine di alcune centinaia di metri quadri per centimetro cubo. La dissoluzione
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