Utilizzando una comune carta da filtro da laboratorio decorata con nanoparticelle d'oro, ricercatori della Washington University di St. Louis hanno creato una piattaforma unica, nota come "carta plasmonica, "per rilevare e caratterizzare anche tracce di sostanze chimiche e molecole biologicamente importanti, da esplosivi, agenti di guerra chimica e inquinanti ambientali ai marcatori di malattie.

Il lavoro sarà descritto da Srikanth Singamaneni, assistente professore nel dipartimento di ingegneria meccanica e scienza dei materiali presso la Washington University di St. Louis, e postdoc Limei Tian all'AVS 61th International Symposium and Exhibition, tenutosi dal 9 al 14 novembre, al Baltimore Convention Center di Baltimora, Maryland.

La plasmonica implica il controllo della luce su scala nanometrica utilizzando plasmoni di superficie, che sono onde coordinate, o increspature, di elettroni che esistono sulle superfici dei materiali, ed in particolare metalli come l'oro. I plasmoni di superficie localizzati di nanostrutture metalliche determinano proprietà ottiche uniche con caratteristiche che dipendono dalla composizione del metallo, dimensione e forma delle strutture, il mezzo circostante, e così via.

Tian e Singamaneni hanno creato la loro carta plasmonica immergendo la comune carta da filtro cellulosica in una soluzione di nanoparticelle d'oro. Una piattaforma otticamente attiva così semplice può essere impiegata per migliorare il segnale dell'impronta digitale di sostanze chimiche, rivelando l'identità di una traccia di un composto come un agente di guerra chimica. Inoltre, le proteine ​​clinicamente importanti possono essere catturate dalla carta plasmonica modificata e rilevate in base ai cambiamenti negli spettri ottici che risultano quando le proteine ​​si legano alla carta.

"Il rilevamento sul campo di minacce chimiche e biologiche è la sfida che stiamo cercando di affrontare, " Ha detto Tian. "Questa tecnologia può essere ampiamente utilizzata per il rilevamento chimico e biologico, compresa la sicurezza interna, forense e monitoraggio ambientale, e applicazioni diagnostiche mediche".

Per esempio, Tian ha notato, la carta plasmonica può essere utilizzata per rilevare molecole bersaglio che fungono da indicatori per malattie come il cancro del rene.

"Crediamo di avere una piattaforma tecnologica che si presti bene per tali applicazioni, " ha detto Tian.

Allo stesso tempo, Tian e Singamaneni hanno sottolineato che restano da superare una serie di ostacoli prima che la tecnologia possa essere utilizzata per applicazioni di rilevamento chimico, non ultimo dei quali è la complessità dello "spazio chimico" nel mondo reale. Poiché esiste un vasto numero di sostanze chimiche che interferirebbero con misurazioni accurate, questi test richiedono una selettività molto elevata, a un livello che l'attuale incarnazione della carta plasmonica non può ancora raggiungere.

"Ci aspettiamo che questo possa essere superato integrando elementi di riconoscimento del bersaglio biomimetico con carta plasmonica nel prossimo futuro, " ha detto Tian.