Nanofabrication and development of surface plasmon resonance platforms for sensing applications

Negli ultimi decenni la risonanza plasmonica di superficie ha conosciuto un crescente interesse nella realizzazione di dispositivi miniaturizzati per applicazioni sensoristiche label-free dettate dalla necessità di aumentare la sensibilità dei sensori e di limitare il consumo di materiale. Questo lavoro ha come scopo la realizzazione di nanostrutture plasmoniche che possano essere applicate a diversi campi della sensoristica in modo da creare un punto di partenza per la realizzazione di sensori miniaturizzati per molteplici applicazioni. In primo luogo è stato effettuato uno studio accurato della geometria e dei materiali adatti alla realizzare delle nanostrutture (grating sinusoidali metallici nella fattispecie) ed è stato ottimizzato il metodo di caratterizzazione delle superfici plasmoniche. Successivamente è stata ideata una strategia di fabbricazione che permettesse di ottenere un grande numero di substrati versatili, in poco tempo e con costi limitati. Così combinando litografia interferenziale e soft lithography sono stati realizzati dei substrati plasmonici caratterizzati variando la rotazione azimutale del grating. I substrati sono stati testati in varie applicazioni: la rivelazione di DNA della M. tuberculosis tramite sonde a PNA, la rivelazione di DNA della fibrosi cistica tramite sonde a DNA, la rivelazione di esplosivi in traccia e la rivelazione del batterio L. pneumpohila. L’ottimizzazione delle procedure di sensing e di preparazione della superficie plasmonica, e i risultati ottenuti hanno dimostrato l’estrema versatilità dei sensori realizzati nei confronti di molteplici applicazioni sensoristiche anche molto diverse tra loro. Questo traguardo è da considerarsi un ottimo punto di partenza per studi futuri finalizzati all’ingegnerizzazione e miniaturizzazione di un sensore adattabile a diverse esigenze e applicazioni che spazino dall’area biomedica a quella della sicurezza, passando per l’analisi del cibo e dell’inquinamento.