Micromechanical oscillators for biochemical applications

Gli oscillatori micro e nanomeccanici stanno trovando crescente applicazione come biosensori, grazie alla loro elevata sensibilità , alla possibilità  di effettuare analisi con un ridotto volume di campione biologico e senza molecole di marcatura secondarie e alla loro integrabilità  come sensori in dispositivi di analisi portatili a basso costo. Questo progetto ha come scopo l'utilizzo di oscillatori micromeccanici a geometria verticale (micropillars) come sensori biomolecolari, rispetto ai pi๠comuni oscillatori orizzontali (cantilevers). La struttura dei micropillars, infatti, permette di confinare l'adsorbimento molecolare alla parte superiore dell'oscillatore, consentendo una facile quantificazione della massa depositata attraverso la variazione della frequenza di risonanza; inoltre, i tempi di risposta del sensore risultano ridotti, grazie alla pi๠veloce diffusione delle molecole verso l'area sensibile, rispetto ad altri sensori basati su effetti di superficie e di pi๠grandi dimensioni. Dense matrici di micropillars idrofobici permettono anche la formazione dello stato superidrofobico di Cassie-Baxter, riducendo l'interazione del liquido alla sola parte superiore dell'oscillatore. Durante questo progetto ਠstato sviluppato un opportuno trattamento idrofobico delle matrici, basato sulla deposizione di un alcanosilano idrofobico, e caratterizzato rispetto alla bagnabilità  della matrice e agli effetti sulla risposta meccanica e sulla risoluzione dell'oscillatore come sensore di massa. àˆ stata inoltre verificata la compatibilità  di questo trattamento con la formazione di uno strato di oro sulla parte superiore dell'oscillatore, usato come substrato per l'adsorbimento di biorecettori per il riconoscimento e la cattura della biomolecola di interesse. Il risultato di questa ottimizzazione ਠstato applicato alla rilevazione di un biomarcatore per il tumore alla prostata (PSMA) a concentrazioni utilizzate nella pratica clinica (nanomolari), sia in soluzione fisiologica che in plasma diluito. Infine, ਠstata dimostrata la misura della frequenza di risonanza dei micropillars a contatto con il liquido nello stato superidrofobico di Cassie-Baxter, come alternativa al problematico utilizzo dei cantilever completamente immersi in liquido, aprendo la strada alla rilevazione in tempo reale di biomolecole da campioni biologici.