Nanodispositivi ibridi per la rilevazione degli ioni
La scarsità delle risorse idriche globali ha fatto crescere la domanda di tecnologie rapide e a basso costo per la rilevazione di contaminanti. Nella diagnostica clinica, tecnologie innovative e a basso costo per l’analisi degli elettroliti nei pronto soccorso sono necessarie per una rapida diagnosi di specifiche malattie. Per risolvere questi problemi, il progetto HYSENS(si apre in una nuova finestra) (“Hybrid molecule-nanocrystal assemblies for photonic and electronic sensing applications”) ha trasformato molecole funzionali organiche e nanocristalli inorganici in nuovi materiali intelligenti per una rilevazione accurata di ioni nell’acqua e di matrici di siero artificiale. Il progetto ha avuto un enorme successo, risultando in 3 richieste di brevetto, 38 pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria e 5 tesi di dottorato. Una rilevazione più precisa, rapida e conveniente di importanti ioni avrà un potente impatto su settori che vanno dalla diagnostica nel sito di cura o domiciliare ai laboratori e ad applicazioni ambientali. Sono stati creati leganti organici in modo che avessero gruppi ancora per legare i nanocristalli inorganici e gruppi funzionali per formare complessi selettivi con gli ioni. La formazione dei complessi (rilevazione degli ioni) ha prodotto una visualizzazione ottica o elettrica trasdotta dai nanocristalli inorganici. Sono state prodotte e caratterizzate quattro diverse classi di strutture ibride inorganiche-organiche. I partner sono riusciti a ottenere una rilevazione ottica in acqua e siero. La rilevazione luminescente ha mostrato un’alta affinità con gli ioni dei metalli pesanti come il piombo (Pb2+) e il rame (Cu2+) con limiti di rilevazione (LOD) al di sotto di 10 e 1 microgrammi/litro, rispettivamente. L’equipe ha inoltre rilevato il sodio (Na+) con un LOD nell’ordine dei milligrammi/litro. La rilevazione basata sui cambiamenti dell’intensità di diffusione delle nanoparticelle inorganiche ha mostrato un’alta sensibilità per mercurio (Hg2+) e Cu2+. L’equipe ha fabbricato un sensore ottico con un lettore ottico incorporato per la visualizzazione di fluorescenza e diffusione. Anche la rilevazione elettrica è stata un successo. La rilevazione elettrochimica del potassio (K+) nella gamma del millimolare è stata ottenuta con transistor elettrochimici organici a ione selettivo. Transistor a effetto di campo (FET) a nanofili di silicio sono stati usati per rilevare Na+ con un LOD di 100 microgrammi/litro. I FET a nanofili di silicio integrati in cellule di flusso microfluidiche sono stati capaci di rilevazioni multiple di Na+ e fluoruro (F-) sia in acqua che in siero. La ricerca su nanosistemi ibridi organici-inorganici si concentra attualmente negli Stati Uniti, a cui si aggiunge anche la presenza di una crescente concorrenza da parte dell’Asia. Il progetto HYSENS contribuirà a rafforzare la posizione di mercato dell’Europa e, a lungo termine, fornirà importanti benefici nei settori della salute e della sicurezza ambientale.
