Nanopapir som en optisk sanseplatform

Et internationalt team ledet af ICREA Prof Arben Merkoçi har netop udviklet nye sanseplatforme baseret på bakterielt cellulose nanopapir. Disse nye platforme er enkle, lave omkostninger og nemme at producere og præsentere fremragende egenskaber, der gør dem ideelle til optiske (bio)sensing-applikationer. Resultaterne er rapporteret i ACS Nano .

ICN2-forskere går et skridt videre i udviklingen af ​​simple, lave omkostninger og nemme at producere biosensorer. I en artikel offentliggjort i ACS Nano , de rapporterede for nylig om forskellige innovative nanopapir-baserede optiske sensing platforme. For at opnå dette resultat, den tilsvarende forfatter, CREA prof Arben Merkoçi, Gruppeleder på ICN2 og første forfatter, Dr. Eden Morales-Narváez (fra ICN2) og Hamed Golmohammadi (gæsteforsker ved ICN2), fra Nanobioelektronik og biosensorer Gruppe, etableret et internationalt samarbejde med Shahid Chamran University (Iran), Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (Iran) og Academy of Sciences of the Tjekkiet.

Cellulose er simpelt, naturligt rigelige og lave omkostninger. Imidlertid, cellulosefibre i nanoskala udviser ekstraordinære egenskaber såsom fleksibilitet, høj krystallinitet, biologisk nedbrydelighed og optisk gennemsigtighed, blandt andre. Nanomaterialet kan udvindes fra plantecellulosepulp eller syntetiseres af ikke-patogene bakterier. I øjeblikket, nanocellulose er under aktiv forskning for et utal af applikationer, herunder filtrering, forbinding, tilgange til fjernelse af forurening og fleksibel og gennemsigtig elektronik, hvorimod det næppe er blevet udforsket til optiske (bio)sensing-applikationer.

Forskerholdet ledet af ICREA-professor Arben Merkoçi søger at designe, fremstille, og test enkelt, engangs og alsidige sensorplatforme baseret på dette materiale. De designede forskellige bakterielle cellulose nanopapir-baserede optiske sensing platforme. I artiklen, forfatterne beskriver, hvordan materialet kan tunes til at udvise plasmoniske eller fotoluminescerende egenskaber, der kan udnyttes til sanseapplikationer. Specifikt, de har fremstillet to typer plasmonisk nanopapir og to typer fotoluminescerende nanopapir ved hjælp af forskellige optisk aktive nanomaterialer.

Forskerne udnyttede den optiske gennemsigtighed, porøsitet, hydrofilicitet, og modtagelighed for kemisk modifikation af materialet. Den bakterielle cellulose, der blev brugt i hele denne forskning, blev opnået ved hjælp af en bottom-up-tilgang, og det er vist, at den let kan omdannes til nyttige enheder til sanseapplikationer ved hjælp af voksudskrivning eller simple hulværktøjer. Det videnskabelige hold demonstrerer også, hvordan disse nye sanseplatforme kan moduleres til at detektere biologisk relevante analytter såsom cyanid og patogener blandt andre.

Ifølge forfatterne, denne klasse af platforme kan vise sig at være værdifuld til at vise analytisk information inden for forskellige områder såsom diagnostik, miljøovervågning og fødevaresikkerhed. I øvrigt, da bakteriel cellulose er fleksibel, letvægts, biokompatibel og bionedbrydelig, de foreslåede kompositter kunne bruges som bærbare optiske sensorer og kunne endda integreres i nye termanostiske enheder. Generelt, papirbaserede sensorer er kendt for at være enkle, transportabel, engangs, lavt strømforbrugende og billigt udstyr, der kan udnyttes i medicin, påvisning af eksplosivstoffer eller farlige forbindelser og miljøundersøgelser.