I recenti progressi nella nanotecnologia stanno fornendo nuove possibilità per l'imaging medico e il rilevamento. Nanostrutture d'oro, Per esempio, può aumentare la fluorescenza dei coloranti marcatori comunemente usati per rilevare biomolecole e diagnosticare malattie specifiche.

Ora, Ping Bai presso l'A*STAR Institute of High Performance Computing, Singapore, e i colleghi hanno sviluppato un modo rapido ed economico per fabbricare matrici di nanofori d'oro. I ricercatori hanno dimostrato che i chip sensore costruiti utilizzando queste nanostrutture possono rilevare con precisione le molecole correlate al cancro nel sangue e sono abbastanza piccoli da essere utilizzati in dispositivi medici portatili.

Gli array di nanohole sono progettati in modo che la luce incidente di determinate lunghezze d'onda induca oscillazioni su larga scala degli elettroni d'oro, nota come risonanza plasmonica di superficie localizzata (SPR). L'SPR localizzato focalizza l'energia luminosa assorbita per migliorare la fluorescenza (vedi immagine).

"I sistemi SPR commerciali sono già utilizzati nei laboratori ospedalieri, ma sono ingombranti e costosi, " dice Bai. "Vorremmo sviluppare piccoli, dispositivi palmari per uso clinico in loco. Ciò richiede SPR localizzato, per i quali abbiamo bisogno di array di nanohole."

In precedenza, sono stati creati array di nanohole utilizzando la litografia a fascio di elettroni (EBL), che è costoso e richiede tempo. Bai e colleghi hanno utilizzato l'EBL per creare uno stampo in nichel e quindi hanno utilizzato lo stampo per stampare modelli di nanofori su un materiale fotoresist. I ricercatori hanno realizzato le nanostrutture facendo evaporare l'oro sulla struttura modellata prima di staccare il materiale fotoresist. Poiché lo stampo in nichel può essere riutilizzato molte volte, questo metodo, chiamato nano-imprinting, può produrre un gran numero di array di nanofori d'oro.

"Abbiamo fabbricato matrici di nanofori quadrati di 140 nanometri con pochissimi difetti, " dice Bai. Come prima dimostrazione, i ricercatori hanno dimostrato che un chip sensore realizzato con i loro array di nanofori potrebbe rilevare gli antigeni del cancro alla prostata nel sangue, ed era dieci volte più sensibile di un dispositivo identico che utilizzava una pellicola d'oro senza nanofori. L'ottimizzazione del design del chip migliorerebbe ulteriormente la sensibilità, note di Bai.

Il team ritiene che questi chip potrebbero essere incorporati in dispositivi point-of-care portatili e economici per la diagnosi rapida di malattie come la febbre dengue. "La cartuccia microfluidica costruita utilizzando i nostri array di nanofori ha le dimensioni di una carta di credito, " dice Bai. "In futuro, speriamo di costruire rivelatori che utilizzino sorgenti luminose molto semplici, come LED, e semplici rilevatori simili alle fotocamere degli smartphone. Questi dispositivi avranno applicazioni diffuse in tutta la scienza medica e potrebbero persino essere utilizzati per rilevare contaminanti negli alimenti, acqua o aria."