Descrizione:
Nel campo dei biosensori la tecnica DNA-microarray è attualmente di forte interesse per i numerosi vantaggi che presenta, tra cui la possibilità di fare un’analisi altamente specifica e simultanea di migliaia di geni (Bryant et al., The Lancet, 4, 100-111, 2004). Si tratta di dispositivi formati da materiale biologico deposto in spot ordinati di dimensioni micrometriche su un substrato solido (ad es. vetro, silicio o nylon). L’interazione che avviene tra l’elemento biologico deposto (target) e quello investigato (probe) viene rilevata attraverso misure di emissione ottica, previa marcatura del probe (Lemieux, Aharoni, and Schena, Molecular Breeding, 4, 277-289, 1998). Pur avendo visto questa tecnologia una strepitosa evoluzione, essa presenta ancora un notevole margine di miglioramento per aumentare il rapporto segnale/rumore ed il limite di rilevabilità delle biomolecole (King et al., JAMA, 286, 2280-88, 2001).
Un approccio attualmente in studio è basato sulla sostituzione dei fluorofori tradizionali (quali ad esempio quelli della famiglia Alexa oppure Cy) con nuovi marcatori più efficienti, costituiti da nanoparticelle inorganiche luminescenti opportunamente funzionalizzate per legarsi allo specifico analita. Le moderne tecniche di sintesi permettono di ottenere facilmente nanoparticelle inorganiche luminescenti di ridotte dimensioni (4-100 nm) che possono sostituire le molecole fluorescenti in applicazioni analitiche o bioanalitiche (Chan et al, Curr. Opin. Biotechnol., 13, 40-46, 2002 e Niemeyer, Angew., Chem. Int. Ed., 40, 4128-4158, 2001). Queste nanoparticelle possono essere costituite da ossidi drogati con ioni lantanidi (ad es. Eu³⁺, Er³⁺), che presentano numerosi vantaggi. Innanzitutto i lantanidi sono caratterizzati da tempi di vita relativamente lunghi che facilitano la discriminazione della loro emissione rispetto al fondo di autofluorescenza (Hemmila et al, Crit. Rev. Clin. Lab. Sci., 38, 441, 2001). Inoltre è possibile sfruttare efficacemente la proprietà di up-conversion dei lantanidi, che consiste nella emissione di luce visibile a seguito di eccitazione nell’infrarosso. In questo caso, dato che i sistemi biologici fluorescono solo nel visibile-ultravioletto, il fondo di autofluorescenza viene completamente eliminato permettendo un significativo aumento del rapporto segnale/rumore (Niedbala et al, Anal. Biochem., 293, 22, 2001).
Scopo dell’attività di tesi è di sintetizzare in liquido nanoparticelle di ossidi drogate con terre rare seguendo diverse possibili strategie e di funzionalizzarne opportunamente la superficie. Le nanoparticelle prodotte verranno poi caratterizzate sia morfologicamente (SEM, AFM, ecc.) che dal punto di vista ottico (intensità di fotoluminescenza, tempi di vita, ecc.) al fine di individuare i migliori parametri di sintesi per il loro impiego biosensoristico.
Il candidato sarà inserito all’interno del gruppo di ricerca che si occupa di sensori e la sua attività sarà sostanzialmente di tipo chimico-fisico, suddivisa tra la fase di sintesi e funzionalizzazione (tecniche di sintesi chimica) e la fase di caratterizzazione (principalmente morfologica ed ottica)