Descrizione del modulo "Nuovi materiali funzionali ed architetture di trasduzione integrate per il biosensing (PM.P02.030.002)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Nuovi materiali funzionali ed architetture di trasduzione integrate per il biosensing (PM.P02.030.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Il grande interesse nel campo dei biosensori e dei biochip ha già permesso la scoperta di una grande quantità di informazioni su molti fenomeni biologici, ed è possibile fornire tecnologie semplici per effettuare dei test domiciliari nel caso di alcune malattie, o che siano di aiuto nella comprensione dei fenomeni di trasmissione genetica delle malattie. Tali biosensori sono quindi utili sia per un utilizzo da parte di personale medico che da personale meno qualificato. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La ricerca verte sulla realizzazione di biosensori ottici integrati, da un lato mediante l'ingegnerizzazione dei materiali e delle interfacce e, dall'altro, mediante innovazione delle piattaforme di trasduzione. A questo scopo, vengono sfruttate sia tecniche convenzionali, che impieghino ad esempio marcatori biologici, che tecniche innovative come l'approccio di tipo label-free. I biosensori label-free costituiscono un efficiente strumento per lo sviluppo di sistemi diagnostici, come ad esempio l'impiego di dispositivi ottici ad elevata sensibilità rispetto a variazioni dell'indice di rifrazione, e la cui selettività dipende dalla specificità dei meccanismi di biodetection che avvengono sulla superficie. Lo sviluppo delle superfici biosensibili prevede la realizzazione di uno strato contenente elementi (biologici o biomimetici) attivi nel riconoscimento biomolecolare, e che siano immobilizzati sulla superficie del trasduttore. A questo scopo, vengono progettati e realizzati strati (ultra)sottili che presentano funzionalità atte all'ancoraggio dell'Elemento di Riconoscimento Biomolecolare (ERB). Surface Engineering and Bio-anchoring (literal)
Competenze
  • • Progettazione, sintesi e caratterizzazione di materiali (bio)polimerici • Progettazione, sintesi e caratterizzazione di materiali nanostrutturati funzionali di natura inorganica, organica e ibrida • Tecniche di self-assembly, in soluzione, all'interfaccia ed in bulk • Deposizione, post-trattamento e caratterizzazione di film (ultra)sottili • Optoelettronica organica e politronica • Sensoristica in fibra ottica (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I biosensori hanno visto una vasta gamma di applicazioni in due aree principali: il monitoraggio biologico e quello ambientale. Secondo il rapporto distribuito da Life Science Intelligence (LSI), la tecnologia del point-of-care (POC) crescerà da 12,8 miliardi dollari nel 2008 a 17,8 miliardi dollari entro il 2014. Il mercato è promettente e richiede l'emergere di nuove tecnologie di biosensori per POC. A tal fine, molti laboratori e gruppi di ricerca pubblici e privati stanno tentando di sviluppare le piattaforme di biosensori di prossima generazione con miglioramenti significativi in termini di sensibilità, specificità e analisi in parallelo mediante l'utilizzo di materiali avanzati. Alcune delle piattaforme basate su nuovi materiali vengono già commercializzati ed iniziano ad essere utilizzati per la diagnostica in vitro, per la scoperta di nuovi farmaci e la rilevazione di agenti patogeni. (literal)
Tecnologie
  • Deposizione da wet chemistry su superficie di materiali funzionali, e metodologie di post-trattamento: drop casting; spin coating; dip coating; deposizione layer by layer; annealing termico; solvent vapor annealing (SVA) • Deposizione da electro assisted systems: Elettrospray pirolisi, Elettrodeposizione su fibra ottica, Elettrospinning. • Modellazione ottica (literal)
Obiettivi
  • • Sviluppo di competenze nella progettazione e realizzazione di materiali multifunzionali avanzati attraverso la fabbricazione di architetture a film ultrasottili, anche mediante approccio supramolecolare, con design focalizzato sulle proprietà ottiche, elettroniche e di bridging biomolecolare. • Sviluppo di un laboratorio multidisciplinare per la progettazione e realizzazione di materiali multifunzionali avanzati che integri competenze di chimica organica, inorganica ed ingegneria delle superfici, ingegneria optoelettronica e dei materiali (macro)molecolari e supramolecolari. • Sviluppo di tecnologie e prototipi per il biosensing opotoelettronico basati su materiali multifunzionali avanzati (literal)
Stato dell'arte
  • • Sviluppo di competenze nella progettazione e realizzazione di materiali multifunzionali avanzati attraverso la fabbricazione di architetture a film ultrasottili, anche mediante approccio supramolecolare, con design focalizzato sulle proprietà ottiche, elettroniche e di bridging biomolecolare. • Sviluppo di un laboratorio multidisciplinare per la progettazione e realizzazione di materiali multifunzionali avanzati che integri competenze di chimica organica, inorganica ed ingegneria delle superfici, ingegneria optoelettronica e dei materiali (macro)molecolari e supramolecolari. • Sviluppo di tecnologie e prototipi per il biosensing opotoelettronico basati su materiali multifunzionali avanzati (literal)
Tecniche di indagine
  • • Caratterizzazione mediante analisi combinata con varie tecniche spettroscopiche: assorbimento UV/vis (in trasmissione e riflessione); FT-IR; fluorescenza; resonance light scattering; dicroismo circolare, risonanza magnetica nucleare • Tecniche di microscopia: microscopia ottica (polarizzata e non) in trasmissione, riflessione, fluorescenza; microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM); microscopia a forza atomica (AFM) e a scansione a campo prossimo (SNOM) • Spettroscopia di impedenza per la determinazione di conducibilità elettronica e protonica dei materiali (literal)
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