Rilevare e manipolare una singola molecola di DNA
Il rilevamento dei cambiamenti delle proprietà di trasmissione della luce (radiazione elettromagnetica) rappresenta la base degli strumenti ottici, dai semplici microscopi ottici ai complicati dispositivi nano-ottici. I ricercatori sono a buon punto sulla strada dell’utilizzo di un lab-on-a-chip che sfrutta i cambiamenti della trasmissione indotti dalla presenza di un’unica molecola di DNA. Il progetto PLASBIORES (Plasmonic Biosensors based on nanometric optical Resonators integrated with point-light-sources for label free detection of DNA), finanziato dall’UE, ha sviluppato dispositivi integrati basati su processi a livello di wafer. La ricerca ha portato alla produzione di un nanocanale dotato di una nanoantenna plasmonica su un dispositivo microfluidico per un nuovo metodo di rilevamento rivoluzionario. I ricercatori hanno impiegato la litografia a stampa diretta per costruire canali nanofluidici multifunzionali e multidimensionali in un unico passaggio, in pochi minuti e senza il bisogno di allineamento. Hanno anche sviluppato la tecnologia per integrare elementi plasmonici, in particolare antenne plasmoniche composte da nanotriangoli d’oro. Le antenne plasmoniche sono state perfettamente allineate con i nanocanali e sono stati applicati quattro fori alle estremità dei nanocanali per permettere l’introduzione di liquido. Il dispositivo polimerico è stato poi legato a un vetrino coprioggetti per la caratterizzazione. Le nanoantenne plasmoniche, che stanno attualmente suscitando grande interesse, funzionano più o meno come le 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, che a loro volta creano effetti utili, tra cui la formazione di hot spot ad alta intensità alla superficie della nanoparticella al fine di rilevare le singole molecole di DNA. I ricercatori hanno testato sia i nanocanali che le nanoantenne separatamente. Le nanoantenne hanno fornito un incredibile miglioramento del segnale rispetto alle superfici mon strutturate. Sono state inserite molecole di DNA nei nanocanali e tramite elettroforesi si è ottenuto un allungamento dell’89 % di quello previsto. Si tratta di uno dei maggiori fattori di allungamento segnalati in letteratura relativi a molecole singole nei nanocanali. I risultati di PLASBIORES sono estremamente promettenti e questo dispositivo singolare e portatile offrirà grandi vantaggi nel settore medico, soprattutto per le applicazioni nei punti di assistenza. Migliorerà inoltre il monitoraggio ambientale e sarà utile in molti altri campi in cui le molecole biologiche sono parte della ricerca.
Parole chiave
Rilevamento di singola molecola, molecola di DNA, nanocanale, PLASBIORES, nanoantenna plasmonica, nanotriangoli, elettroforesi
