Nyt biomimetisk materiale til udvikling af nanosensorer

De nye funktioner i dette biomimetiske materiale vil give os mulighed for at udvikle flere nanometer-store kemiske sensorer over det samme substrat ved elektronstrålelitografi, som resultat, multifunktionelle biochips af stor alsidighed vil blive udviklet. Muligheden for at optage i nanometrisk skala er en væsentlig fordel for traditionelle biomimetiske materialer, da dette nye materiale udviklet af forskere ved Universidad Politécnica de Madrid (UPM) og Universidad Complutense (UCM) inden for rammerne af Moncloa campus giver kommercielle potentielle anvendelser.

Dette materiale er sammensat af en tværbindende lineær polymer, hvis molekylære struktur er ændret ved bombning med elektroner. På denne måde det er muligt at bruge en elektronstråle på nogle få nanometer tyk, som om det var en ultra fin spids blyant, at skrive et mønster over en film af dette materiale klæbet til et underlag. Efter skriften (litografi), filmen er nedsænket i en flydende fremkalder, der er i stand til at opløse filmområdet, der er bestrålet af strålen, og at efterlade det ikke-bestrålede mønster intakt over substratet.

Ud over, materialet opfører sig som en molekylært præget polymer (MIP), det er, det er i stand til at genkende et molekyle eller en specifik forbindelse efter en trykproces på molekylært niveau. MIP'erne er syntetiske materialer med lignende funktionalitet som visse biologiske molekyler, såsom antigener og antistoffer, bruges som receptorer til at detektere visse molekyler, af den grund betragtes MIP'er som biomimetiske materialer. De vigtigste fordele ved MIP'erne i forhold til de biologiske receptorer er højere modstandsdygtighed over for kemikalier og ekstremt vejr, lavere omkostninger og evnen til at skabe syntetiske kemiske receptorer, der ikke eksisterer i naturen.

Til dato, for at udvikle sensorer, metoderne, der bruges til at optage film i MIP'er, er baseret på tryk- og fotolitografiteknikker. Den største ulempe ved trykmetoden er den mulige forurening af filmoverflader af MIP, som er i kontakt med trykforme, hvorimod fotolitografiteknikken ikke er egnet til at skabe nanometriske årsager. Det nye materiale kan optages i nanometrisk skala uden behov for maskeform.

Forskere ved UPM og UCM har udviklet nanometriske mønstre af dette materiale over siliciumsubstrater ved at bruge en elektronstråle og bevise funktionaliteten af ​​MIP. Materialet er i stand til at genkende Rhodamine 123, som er et fluorescerende molekyle med høj følsomhed og selektivitet i forhold til andre rhodaminer. Metoden, der bruges til at udvikle dette materiale, kan anvendes til syntese af andre materialer, der er modtagelige for at blive registreret ved hjælp af elektronstråler og i stand til at påvise stof af interesse inden for toksikologi og biomedicin.

Udviklingen af ​​nanometriske strukturer af sensormaterialer har et dobbelt formål. For det første, en højere interaktion mellem sensoren og det miljø, hvor analytten detekteres, øge hastigheds- og følsomhedsdetektionen. For det andet den lille størrelse af sensorstrukturerne giver os mulighed for at integrere flere elementer i kun én chip eller substrat, hvilket sparer omkostninger og øger dets pålidelighed og funktionalitet af forsøg.