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Multiscale Modeling of Nanostructured Interfaces for Biological Sensors

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Sviluppo di biosensori grazie ai cristalli liquidi

I cristalli liquidi sono uno stato di materia con proprietà a metà tra quelle di un liquido e di un cristallo solido. Le loro proprietà insolite sono note e usate da oltre 50 anni.

Salute

Ora i cristalli liquidi (LC) vengono studiati per un uso come forma rivoluzionaria di biosensore. Ma è necessario svelare ancora alcuni segreti, inclusa la capacità di rilevare peptidi, proteine e tossine. I sensori possono rilevare molecole singole con un approccio combinato a più livelli. Comprendendo nei dettagli la sensibilità estrema dei LC a determinate molecole biologiche, gli scienziati potranno sviluppare sensori su misura per proteine o virus specifici. Una delle principali caratteristiche dei LC è la capacità di amplificare un segnale a livello molecolare. Una singola molecola proteica sulla superficie esposta di un cristallo liquido lo può portare a riorganizzarsi attorno alla proteina. Nonostante questo evento venga attivato a livello molecolare, si sviluppa spontaneamente in dimensioni macroscopiche di pochi millimetri. Il progetto MNIBS (Multiscale modeling of nanostructured interfaces for biological sensors) ha studiato come poter usare i cristalli liquidi come sensori biologici. I partner del progetto finanziato dall'UE hanno integrato con successo in uno strumento su nanoscala una serie di tecniche di modellazione che vanno dal livello molecolare a quello macroscopico. Il comportamento dei LC e delle molecole biologiche è stato studiato nei dettagli, caratterizzato completamente e descritto quantitativamente. Il successo di MNIBS a livello micro, meso e macroscopico ha consentito la simulazione pratica e la progettazione di sensori di molecole singole basati su LC per proteine e tossine. Il progetto ha anche attirato aziende che puntano alla produzione su larga scala di sensori LC usando processi a basso costo, come la stampa a getto d'inchiostro. Queste collaborazioni comprendono sia piccole e medie imprese (PMI) che grandi multinazionali in nuove aree industriali.

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