Un gruppo internazionale di fisici della Far Eastern Federal University (FEFU), l'Accademia Russa delle Scienze e la Swinburne University of Technology (Australia) hanno sviluppato una tecnologia per l'intrappolamento e l'analisi chimica di molecole organiche e non organiche a concentrazioni ultra basse. L'articolo è stato pubblicato su Nanoscala .

La scoperta porta a soluzioni più produttive in microbiologia, medicinale, chimica, e biochimica offrendo una rapida identificazione di sostanze pericolose e tossiche, marcatori di cancro, e metaboliti di microrganismi patogeni in concentrazioni in tracce.

Usando il teflon come substrato, il team ha creato una speciale piattaforma di concentrazione che consente un aumento di un milione di volte della concentrazione delle molecole identificate. La tecnologia riduce il tempo necessario per le analisi biochimiche avanzate da diversi giorni a poche ore.

"L'elemento chiave del concentratore è una trappola superidrofila micro e nanostrutturata (che attira l'acqua) circondata da un'area superidrofobica (idrorepellente), " spiega Alexey Zhizhchenko, un ricercatore associato del Centro di ricerca e istruzione sulle nanotecnologie, Scuola di Ingegneria, FFU. "Nel nostro concentratore, una normale goccia di liquido svolge il ruolo di contenitore per il trasporto controllato delle molecole bersaglio alla trappola superidrofila. Questo trasporto è reso possibile controllando la dimensione e la posizione della goccia nel corso della vaporizzazione, che si ottiene adattando e ottimizzando le proprietà bagnanti del substrato. Fino al 97 percento delle molecole bersaglio vengono quindi localizzate sulla piccola trappola, e la loro concentrazione aumenta di oltre 1 milione di volte rispetto al suo valore iniziale. Ciò porta a un notevole miglioramento della risposta ottica delle molecole intrappolate. Combinando questa caratteristica con proprietà di rilevamento chimico altamente sensibili della trappola, gli scienziati sono in grado di rilevare e identificare le sostanze bersaglio anche se nella gocciolina sono presenti solo poche centinaia di molecole. Inoltre, un'ulteriore ottimizzazione del design del concentratore può potenzialmente portare al rilevamento di singole molecole.

La piattaforma del concentratore è fabbricata mediante registrazione laser diretta su substrati di Teflon con impulsi ultracorti. Il processo non richiede una messa a fuoco laser stretta e quindi richiede solo un paio di minuti per essere completato. La tecnologia è versatile, relativamente economico, e può essere potenzialmente utilizzato per realizzare nuove generazioni di piattaforme di biosensori per analisi chimiche altamente accurate e sensibili.

All'inizio di quest'anno, lo stesso gruppo di ricerca, come parte di un gruppo di lavoro internazionale di scienziati, ha sviluppato una tecnologia per identificare le concentrazioni di tracce di sostanze utilizzando una piattaforma di substrato di silicio nero. Per la sua specifica morfologia, il silicio nero amplifica il segnale Raman, la luce diffusa dalle molecole analizzate, e non distorce i risultati spettroscopici grazie alla sua non invasività, il che significa che non reagisce con la sostanza in questione.