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Una tecnologia ottica economica e sofisticata con ampie applicazioni

Alcuni scienziati hanno sviluppato una nuova piattaforma ottica "lab-on-a-chip" per rilevare, con elevata sensibilità, variazioni di struttura nel DNA. La tecnologia a supporto dovrebbe trovare vasta applicazione anche in numerosi sottocampi dell'ottica.
Una tecnologia ottica economica e sofisticata con ampie applicazioni
L'interpretazione del codice DNA, comprese le proteine codificate e la tempistica di espressione dipende dall'interazione del DNA con le altre molecole correlate ai dettagli della sua struttura. La ricerca di un metodo label-free per lo studio delle dinamiche fisiche del DNA ha fornito lo slancio per uno sviluppo tecnologico nel contesto del progetto DNA-DAR ("DNA sensor in polymer photonic crystal band-edge lasers with integrated nanochannels"), finanziato dall'UE.

Gli scienziati hanno prodotto una piattaforma lab-on-a-chip microfluidica a base polimerica sfruttando due tecniche ottiche innovative e altamente sensibili con nanocanali fluidici. La prima si basa sui cristalli fotonici, nuove strutture a banda proibita periodica che impediscono la propagazione di determinate frequenze della luce e consentono un perfetto controllo ed effetti non possibili con l'ottica convenzionale. La seconda sfrutta i solchi a V nei plasmonici, guide d'onda a V con nuove proprietà ottiche.

I solchi a V plasmonici hanno formato nanocanali, prodotti con un'economica litografia di nanoimpressione. I solchi a V hanno così consentito lo studio di molecole biologiche, sia confinandole, sia causando mutamenti nella conformazione. Ciò ha consentito di rivelare dettagli altrimenti difficili da osservare, creando effetti ottici che hanno sostanzialmente migliorato la sensibilità di rilevamento.

I ricercatori del progetto DNA-DAR hanno utilizzato cristalli fotonici per monitorare i piccoli cambiamenti nell'indice di rifrazione (IR) correlati alla molecola di DNA quando questa attraversava i nanocanali. Due principali progressi tecnici hanno enormemente aumentato la sensibilità dei cristalli fotonici: una è una sottile pellicola con elevato IR e l'altra una pellicola polimerica che si gonfia consentendo il rilevamento di gas e basse concentrazioni di particelle.

Anche se inizialmente il progetto DNA-DAR si concentrava sul rilevamento delle biomolecole per la ricerca di base, la diagnostica, le scienze forensi e altre applicazioni, la nuova tecnologia ottica lab-on-a-chip è applicabile a numerose altre aree. Queste comprendono le reti ottiche, l'illuminazione di interni e i visori a sovrimpressione (HUD, Heads Up Display). I risultati hanno stimolato nuovi progetti di ricerca con la promessa di una continua evoluzione e applicazione dei concetti studiati nel progetto DNA-DAR.

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