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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
References

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Parole Chiave
DIAMANTE, FUNZIONALIZZAZIONE, BIOCHIMICA, BIOFISICA

Funzionalizzazione di superfici di diamante per applicazioni biochimiche e biofisiche

Università degli Studi di Torino
Abstract
Il programma di ricerca è centrato su una particolare funzionalizzazione delle superfici di diamante finalizzata all’immobilizzazione delle proteine sulle zone idrogenate di queste superfici, che saranno disegnate in pads di 10 microns di lato. Questa funzionalizzazione rappresenta un eccezionale risultato di per sè, in quanto può aprire la via ad una lunga serie di biosensori, ma nel nostro caso verrà utilizzata per migliorare la selettività dell’adesione di cellule neuronali per monitorare e stimolare la loro attività bioelettrica in parallelo su una molteplicità di cellule mediante dispositivi come i multi-electrode arrays. Questo argomento appartiene ad un progetto – Biosensori - in corso all’interno del Centro di Eccellenza NIS (approvato dal MIUR) , in collaborazione con gruppi di biofisica e finanziato dalla Regione Piemonte. Per ottenere questa funzionalizzazione, da un lato verranno utilizzati strati epitassici di diamante monocristallino depositati con tecniche CVD su substrati di diamante HPHT dall’unità di Roma 2, nell’ambito di una collaborazione riguardante rivelatori per X partita qualche anno fa.Un’enfasi particolare verrà posta sulla purezza della superficie, soprattutto sull’assenza di legami grafitici sp2 presenti nel diamante nanocristallino (NCD) e tali da diminuire sensibilmente la selettività ( di un fattore 40 ) e sulla minimizzazione della rugosità ( ineliminabile nel caso NCD). Dall’altro lato si implementerà con l’uso di diamante monocristallino un >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Claudio Manfredotti Università degli Studi di TORINO
Obiettivo del Programma di Ricerca
L’obiettivo principale del programma di ricerca è quello di ottenere superfici di diamante -ottenuto mediante deposizione chimica da fase vapore (CVD) sia di tipo epitassico (EPD) che di tipo nanocristallino ( NCD)- funzionalizzate mediante gruppi amminici adeguatamente “protetti “in modo da poter immobilizzare su di esse alcuni tipi di proteine mantenendole attive sia da un punto di vista elettrico che biochimico. Questa immobilizazzione verrà ottenuta mediante l’uso di reagenti chimici contenenti gruppi amminici e un legame vinilico C=C, che verrà modificato per via fotochimica in modo da realizzare un legame covalente su di una superficie di diamante precedentemente idrogenata. I gruppi amminici verranno utilizzati per ottenere in diversi modi un ancoraggio covalente per le proteine. Questa immobilizzazione delle proteine, che può manifestare una forte selettività dipendentemente dalla qualità della superficie di diamante, qualità in termini di purezza chimica e di rugosità a livello nanometrico, verrà utilizzata in programmi attuali e futuri per migliorare l’adesione di celle neuronali ( gagli ciliari, neuroni ippocampali ) attualmente allo studio in connessione con problematiche relative ai canali del calcio. Questi canali, che si possono aprire in qualunque punto della membrana cellulare mediante stimoli chimici od elettrici, sono reponsabili insieme con canali di altro tipo ( sodio, potassio ) dei complessi comportamenti chimico-elettrici dei nostri organismi
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Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Premessa – In questa descrizione dello stato dell’arte vengono riportati i risultati ottenuti nel vasto campo delle applicazioni biochimiche del diamante. Per una descrizione relativa ai tipi di funzionalizzazione che conducono all’immobilizzazione delle proteine, si rimanda allo stato dell’arte descritto nel modello B del’unità operativa di Torino.
Introduzione
Quasi tutte le molecole biologiche sono a base di carbonio: ne consegue che i materiali a base di carbonio siano ideali per l’ingegneria biomedica, per sintesi e analisi biochimiche e per sensori e rivelatori elettrochimici. Questi materiali sono stati usati tradizionalmente come substrati per l’attacco di biomolecole, cellule o tessuti neuronali, ma in campi come la biosensoristica e le neuroscienze è necessaria una funzionalità elettrica come, ad esempio, per la stimolazione e la registrazione. I dispositivi corrispondenti sono elettrodi e strutture ChemFET incluse in MEMS e circuiti di lettura complessi. In passato per queste applicazioni si è ricorso principalmente a elettrodi metallici inerti [1] e elettrodi Si-MOSFET con gate a base di ossidi metallici [2]. Nel caso dei ChemFET, le differenze nella funzione lavoro e le variazioni dell’impedenza all’interfaccia vengono misurate mediante effetto di campo: in queste condizioni, l’idrolisi e la formazione di ossidi può limitare la stabilità di superfici di metalli funzionalizzati, di silicio e di ossidi metallici in soluzioni acquose. Perciò anche >>>