Integrated Micro and Nano Systems for Photonic Detection in Liquids

Lo scopo di questo lavoro è stato lo studio di materiali funzionali e strutture micro / nano per la realizzazione di sensori ottici per la rilevazione di specie chimiche o biologiche in mezzi liquidi. La ricerca è stata incentrata su due diverse aree di interesse: la biologia e l'industria alimentare. Un disturbo del metabolismo di zinco è strettamente associato a gravi malattie, tra cui il diabete. Film sol-gel funzionali e porosi, drogati con una molecola fluorescente, in grado di rilevare Zn2 + fino alla range del nanomolare sono stati ingegnerizzati. I sistemi permettono di rilevare le concentrazioni di ioni zinco dinamicamente nel tempo, mostrando selettività rispetto ad altri ioni, stabilità derivante dal legame covalente del fluoroforo con la matrice, e soprattutto reversibilità. La seconda parte della tesi è focalizzata sul rilevamento di antibiotici residui. La preoccupazione per la sicurezza alimentare nel settore del latte ha determinato la definizione dei livelli residui di antibiotici in campioni di latte. C'è un forte interesse nello sviluppo di sensori ad alta sensibilità ottica, che diano risposte affidabili e permettano il rilevamento di più antibiotici in situ. Due diverse architetture plasmoniche per il rilevamento ad alta sensibilità, selettività ed economicamente conveniente di antibiotici residui nel latte, ed in particolare di ampicillina, sono stati sviluppati. Sono state studiate una strategia basata su SPR che consiste nella combinazione di proprietà di risonanza ottica e magnetiche in un unica nanostruttura, e un grating sinusoidale plasmonico che supporta la propgazione LRSPPs. La selettività è il risultato di una funzionalizzazione con aptameri specifici. Anche se sono necessari ulteriori indagini, questo lavoro ha fornito la consapevolezza e la competenza delle tecniche di fabbricazione e degli strumenti analitici per la caratterizzazione e l'uso dei dispositivi sviluppati.