I ricercatori della Purdue University hanno sviluppato una nuova classe di nanopinzette ottiche in grado di intrappolare e rilevare biomolecole, virus e DNA più rapidamente. La tecnologia può anche utilizzare la luce per rilevare tempestivamente il cancro o migliorare la produzione di farmaci, un importante passo avanti in quanto quasi la metà degli americani ha usato almeno un farmaco da prescrizione nell'ultimo mese.

I ricercatori hanno sviluppato un metafilm plasmonico nanostrutturato perforando fori su scala nanometrica in un film d'oro. Quindi, il metafilm agisce come una pinzetta per catturare e intrappolare minuscole particelle focalizzando la luce su punti specifici del film e riscaldando quei punti e creando gradienti termici locali nel liquido ambientale. Questo produce un piccolo effetto simile a un tornado.

"Tutto questo si traduce in un rivoluzionario lab-on-a-chip compatto, un approccio innovativo per rilevare e diagnosticare un tumore o una malattia virale, " ha detto Alexander Kildishev, professore associato presso la Purdue's School of Electrical and Computer Engineering, che ha contribuito a guidare il gruppo di ricerca.

I metafilm plasmonici di Purdue utilizzano una combinazione di campi termici ed elettrici per creare flussi idrodinamici che determinano il trasporto rapido di particelle sospese, portandoli sulla superficie del film metallico per un facile intrappolamento e rilevamento.

Un altro vantaggio del nuovo sistema è la maggiore capacità di smistare queste minuscole particelle e quindi di rilevare collettivamente modelli ordinati come contaminanti di farmaci o impurità dell'acqua. La tecnologia ha potenziali applicazioni per i prodotti farmaceutici, rilevamento del rischio biologico e test di qualità dell'acqua.

"Per quello che ci risulta, le nostre nanopinzette plasmoniche sono più robuste nell'intrappolare e rilevare le molecole rispetto ai precedenti sistemi lab-on-a-chip comparabili, " Kildishev ha detto. "Il nostro sistema fornisce anche una migliore sensibilità e consuma meno energia laser. Abbiamo creato una piattaforma lab-on-a-chip avanzata e autonoma che ci consente di intrappolare e rilevare particelle pericolose come droghe e contaminanti dell'acqua e rimuoverle dai liquidi".

"Il nostro sistema è molto flessibile da controllare e offre un'ampia gamma di funzionalità, " ha detto Kildishev. "Usiamo multifunzionali, fonti di luce economiche per superare le alternative più costose."

Le nanopinze Purdue potrebbero essere utilizzate anche con queste economiche sorgenti luminose a banda larga per combinare nanoparticelle di metallo nobile e dielettrico, che potrebbero avere applicazioni di lunga durata, stampa a colori che non sbiadisce.