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Nanosensori facili da realizzare
Una delle promesse più convincenti della nanotecnologia sono i minuscoli rilevatori che potrebbero individuare istantaneamente centinaia di tossine o agenti patogeni. Raggruppati in piccoli dispositivi palmari, questi sensori potrebbero fornire avvisi rapidi di attacchi bioterroristici. Potrebbero anche essere usati per rilevare in modo rapido e preciso i primi segni di cancro, prima che la malattia diventi mortale. (Vedi Test sul cancro in farmacia.)
Concezione artistica di sensori a nanofili in grado di rilevare piccole concentrazioni di molecole specifiche. Una nuova tecnica per realizzare questi sensori potrebbe portare al loro uso diffuso nei dispositivi portatili, con applicazioni dalla scienza di base allo screening del cancro.
Ora i ricercatori della Yale University hanno sviluppato sensori su nanoscala ultrasensibili facili da produrre. I sensori si basano su nanofili semiconduttori, in grado di rilevare singole particelle virali o concentrazioni bassissime di una sostanza mirata, come hanno già dimostrato altri ricercatori. (Vedi Schermo super-sensibile .) I dispositivi con sensore nanowire si sono tuttavia rivelati difficili da produrre in serie. Per prima cosa, i metodi utilizzati per realizzarli sono in genere incompatibili con quelli utilizzati per realizzare l'elettronica che amplifica ed elabora i segnali generati dai nanofili.
Nel processo sviluppato da Mark Reed, professore di ingegneria elettrica e fisica applicata, e dai suoi colleghi, i sensori a nanofili possono essere prodotti con metodi compatibili con le tecniche ad alto rendimento dell'industria dei semiconduttori. I sensori prodotti in questo modo potrebbero essere integrati con l'elettronica necessaria per elaborare i dati, portando potenzialmente a dispositivi compatti e relativamente convenienti.
Tali sensori potrebbero essere molto più piccoli dei rilevatori ottici standard e più semplici da usare. Poiché i sensori sarebbero basati su un segnale elettronico, le molecole bersaglio non dovrebbero essere etichettate chimicamente con molecole fluorescenti e quindi osservate attraverso ingombranti lettori ottici. Migliaia di sensori potrebbero essere inseriti in un dispositivo portatile, che potrebbe produrre risultati quasi istantaneamente.
Per realizzare i loro sensori, Reed e i suoi colleghi hanno utilizzato un processo simile a quello utilizzato per modellare i chip dei computer.
I ricercatori iniziano con pellicole di silicio disponibili in commercio su un materiale isolante; quindi usano tecniche convenzionali per stabilire modelli di linee chiamate maschere che determineranno la posizione dei nanofili. Successivamente, asportano il silicone non coperto dalle maschere. Sebbene le maschere non siano abbastanza sottili da produrre nanofili, i ricercatori consentono all'incisione di continuare a consumare il materiale sotto i bordi della maschera, completando il compito. Utilizzando il processo, i ricercatori sono stati in grado di realizzare più nanosensori sullo stesso chip.
Negli esperimenti descritti nel numero di questa settimana della rivista Natura , i sensori sono stati utilizzati per rilevare una varietà di cose, inclusi anticorpi specifici. I nanofili vengono prima individuati con molecole progettate per legarsi all'anticorpo bersaglio; quando il bersaglio è presente e il collegamento è realizzato, fa sì che la conduttività nel nanofilo cambi, creando un segnale leggibile. Poiché il sistema immunitario del corpo produce piccole quantità di anticorpi in risposta a malattie come il cancro, i dispositivi potrebbero essere utilizzati per diagnosi precoci.
Sebbene non specifichi quando saranno disponibili i dispositivi che utilizzano i sensori, Reed afferma che dovrebbe essere presto. Lavoro su molte cose che non vedrò mai nella mia vita, dice. Questo accadrà nella mia vita.