- In:
- Posted By: Capuano Edoardo
- Commenti: 0
Sviluppato un nuovo materiale semiconduttore organico (a base di carbonio) che supera le opzioni esistenti per la costruzione della prossima generazione di biosensori.
I risultati di una ricerca, pubblicata sul Journal of the American Chemical Society, (1) descrivono come un team di ricerca internazionale, guidato dalla King Abdullah University of Science & Technology (KAUST), è stato il primo a superare alcune sfide critiche nello sviluppo di questo polimero.
Attualmente si dedicano molti sforzi di ricerca a nuovi tipi di biosensori che interagiscono direttamente con il corpo per rilevare sostanze biochimiche chiave e servire da indicatori di salute e malattia.
«Affinché un sensore sia compatibile con il corpo, dobbiamo utilizzare materiali organici morbidi con proprietà meccaniche che corrispondano a quelle dei tessuti biologici», afferma il dottor Rawad Hallani, (2) un ex ricercatore del team KAUST, che ha sviluppato il polimero insieme ai ricercatori di diverse università negli Stati Uniti e nel Regno Unito.
Inoltre, egli spiega che il polimero è progettato per l'uso in dispositivi chiamati transistor elettrochimici organici (OECT). Per questi tipi di dispositivi, il polimero dovrebbe consentire a ioni specifici e composti biochimici di permeare nel polimero e drogarlo, il che a sua volta può modulare le sue proprietà di semiconduttore elettrochimico. «La fluttuazione delle proprietà elettrochimiche è ciò che stiamo effettivamente misurando come segnale di uscita dell'OECT», afferma.
Il team ha dovuto affrontare diverse sfide chimiche perché anche piccoli cambiamenti nella struttura del polimero possono avere un impatto significativo sulle prestazioni. Molti altri gruppi di ricerca hanno provato a realizzare questo particolare polimero, ma il team della King Abdullah University of Science & Technology (KAUST) è il primo ad avere successo.
La loro innovazione si basa su polimeri chiamati politiofeni con gruppi chimici chiamati glicoli attaccati in posizioni precisamente controllate. Imparare a controllare le posizioni dei gruppi di glicole in modi non raggiunti in precedenza è stato un aspetto chiave della svolta.
«Identificare il giusto design del polimero per soddisfare tutti i criteri che stai cercando è la parte difficile», afferma Hallani. «A volte ciò che può ottimizzare le prestazioni del materiale può influire negativamente sulla sua stabilità, quindi dobbiamo tenere a mente le proprietà energetiche ed elettroniche del polimero».
È stato utilizzato un sofisticato modello di chimica computazionale per aiutare a ottenere il design corretto. Il team è stato anche aiutato da un'analisi specializzata della diffusione dei raggi X e dalla microscopia elettronica a scansione a effetto tunnel per monitorare la struttura dei loro polimeri. Queste tecniche hanno rivelato come la posizione dei gruppi glicolici influenzi la microstruttura del materiale e le proprietà elettroniche.
«Siamo entusiasti dei progressi compiuti dal dottor Rawad Hallani nella sintesi del polimero e ora non vediamo l'ora di testare il nostro nuovo polimero in dispositivi biosensori specifici». afferma il dottor Iain McCulloch (3) del team KAUST, che è anche collegato all'Università di Oxford nel Regno Unito.
McCulloch afferma che il gruppo di ricerca sta ora cercando di migliorare la stabilità dei loro polimeri e dei sensori costruiti da essi, mentre passano dalle dimostrazioni di laboratorio alle applicazioni del mondo reale.
Riferimenti:
(2) Rawad Hallani
(3) Iain McCulloch
Descrizione foto: Sono state superate diverse sfide critiche per sviluppare il nuovo tipo di polimero che ha un grande potenziale per i biosensori di prossima generazione. - Credit: © 2021 KAUST; Xavier Pita.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Building a better biosensor polymer