Un sensore di DNA portatile

Il rilevamento dei cambiamenti delle proprietà di trasmissione della luce (radiazione elettromagnetica) rappresenta la base degli strumenti ottici, dai semplici microscopi ottici a complicati dispositivi nano-ottici. I ricercatori sono a buon punto sulla strada dello sviluppo di un lab-on-a-chip che sfrutta i cambiamenti della trasmissione indotti dalla presenza di un’unica molecola di DNA.

Con il supporto dell’UE al progetto PLASBIORES, i ricercatori stanno facendo leva sulle solide tecnologie per la fabbricazione di dispositivi integrati basati su processi di scala wafer. Questo li porterà alla produzione di un nano canale dotato di una nanoantenna plasmonica su un dispositivo microfluidico per un nuovo metodo di rilevamento rivoluzionario.

Sfruttando la litografia a stampa diretta, il team ha fabbricato canali nanofluidici multifunzionali e multidimensionali in un unico passaggio e in pochi minuti, senza necessità di allineamento. Hanno inoltre sviluppato la tecnologia per integrare elementi plasmonici, nello specifico antenne plasmoniche costituite da nanotriangoli riempiti d’oro, altrettanto perfettamente allineate ai nanocanali. L’accesso dei liquidi è garantito dall’esecuzione di quattro fori alle estremità dei micro canali. Il dispositivo polimerico sarà poi legato a un vetrino coprioggetti per la caratterizzazione.

Le nanoantenne plasmoniche stanno attirando un enorme interesse, poiché funzionano in modo molto simile alle antenne radio ma a frequenze più elevate. Quando la luce interagisce con le nanoparticelle metalliche, in questo caso d’oro, induce oscillazioni collettive degli elettroni di conduzione. Questi a loro volta creano effetti utili. I ricercatori di PLASBIORES stanno sfruttando la formazione di punti caldi a elevata intensità sulla superficie delle nano particelle per rilevare singole molecole di DNA.

I ricercatori hanno testato sia i nanocanali che le nanoantenne separatamente. Le nanoantenne hanno fornito un incredibile miglioramento del segnale nell’ordine di 104 quando confrontate con una superficie aurea non strutturata. Le singole molecole di DNA sono state inserite con successo nei nanocanali e allungate tramite elettroforesi fino a una lunghezza pari all’89 % di quella prevista: uno dei maggiori fattori di allungamento nella letteratura per molecole singole in nano canali.

I risultati preliminari sono molto promettenti. Questo dispositivo unico e portatile avrà un grande impatto nel campo della medicina, in particolare delle applicazioni point-of-care. Migliorerà inoltre il monitoraggio ambientale e sarà utile in molti altri campi in cui le molecole biologiche sono parte della ricerca.