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    Realizzazione di chip fluorescenti utilizzando una stampante a getto d'inchiostro

    Laboratorio tascabile:i nuovi sensori di fluorescenza stampabili del Fraunhofer IOF sperano di offrire un modo rapido e semplice per rilevare i marcatori di malattie nel sangue. Credito:Fraunhofer IOF

    Ogni pasto è la stessa cosa. Il tuo bambino si stringe lo stomaco e si lamenta del mal di pancia. Voi come genitori siete allo stremo, e niente di quello che provi dal tuo armadietto dei medicinali di casa sta avendo alcun effetto. Potrebbe essere che tuo figlio soffra di celiachia - intolleranza al glutine? In precedenza, avresti dovuto andare da un medico specialista per trovare una risposta a questo tipo di domande. Ora, anche se, I ricercatori di Fraunhofer hanno un'altra visione:un semplice test che prevede l'aggiunta di una goccia di sangue a un piccolo chip usa e getta, e ottenere i risultati tramite app per smartphone in pochi minuti. I ricercatori vogliono sviluppare questo tipo di chip per rilevare altre malattie, nonché utilizzarli per garantire la sicurezza alimentare, per esempio rilevando tossine specifiche.

    Questi chip sono stati sviluppati dai ricercatori del Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF di Jena insieme a partner del settore. I partner del settore forniscono i chip, che vengono con piccoli canali. Gli scienziati di Fraunhofer forniscono quindi ai chip l'ottica necessaria. "Improniamo una lampada e un fotorilevatore, utilizzando un convenzionale, solo stampante a getto d'inchiostro leggermente modificata, " spiega Falk Kemper, un ricercatore al Fraunhofer IOF. La chiave è che i ricercatori utilizzano un tipo speciale di inchiostro che contiene polimeri fluorescenti o nanoparticelle.

    Ecco come funzionano i chip:quando la madre aggiunge una goccia del sangue di suo figlio al chip, minuscoli canali sulla superficie del chip lo guidano in modo che si mischi con speciali molecole di ancoraggio e con un colorante fluorescente. Quando si esegue il test per la celiachia, la molecola di ancoraggio si legherà solo ai marcatori della celiachia; tutte le altre molecole saranno lasciate passare. Per quanto riguarda il colorante fluorescente, questo si attacca proprio in cima alla "pila" di molecole di ancoraggio e marcatori di malattia. Ancora, si attaccherà solo ai marcatori di malattia specifici. A questo punto, la lampada incorporata fa brillare il colorante fluorescente. In altre parole, se il fotorilevatore "vede" la luce fluorescente, allora il marker della malattia è presente e al bambino viene diagnosticata la celiachia. Però, se il bambino non è affetto da celiachia, il colorante fluorescente non si lega alle molecole e viene semplicemente filtrato. Il chip rimane scuro.

    Quattro diversi inchiostri speciali consentono di imprimere la lampada e il rilevatore sul chip. "Sia la lampada che il rilevatore hanno essenzialmente quattro strati:un elettrodo in basso, uno strato polimerico attivo, un altro elettrodo e poi un quarto strato filtrante, " dice Kemper. Quando gli elettrodi della lampada sono esposti a una corrente elettrica - collegata, se lo desideri, lo strato di polimero si illumina ed emette luce. Il problema è che il rilevatore non sa se quella luce proviene dalla lampada o dal colorante, ed è qui che entrano i filtri. Un filtro si trova sopra la lampada e lascia passare solo la luce blu. Nel frattempo, il colorante si illumina di giallo e il filtro sul rilevatore lascia passare solo la luce gialla. In altre parole, il rilevatore è cieco alla luce blu che stimola la lampada.

    Fino ad ora, questo tipo di test di fluorescenza ha richiesto un apparato relativamente ampio e costoso. "Stampando i chip utilizzando una stampante a getto d'inchiostro, stiamo procedendo verso un modo conveniente per produrre sensori di fluorescenza in modo rapido ed efficiente. Il nostro metodo conserva anche materiale e risorse, poiché applichiamo il materiale solo dove è richiesto, ", afferma Kemper. Un altro vantaggio è che produrre un singolo chip è altrettanto conveniente quanto produrlo in serie utilizzando una tecnica roll-to-roll.

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