16/09/2013 - Neues biomimetisches Material zur Herstellung von Nanosensoren

Menéame

Die neuen Eigenschaften dieses Materials biomimetisch durch Elektronenstrahl-Lithographie hergestellt werden können, mehrere Sensoren nanometrische Chemikalien (1 Nanometer = 0,000001 Millimeter) auf ein und demselben Substrat, was die Tür zur Realisierung multifunktionaler Biochips von großer Vielseitigkeit öffnet.

Die Möglichkeit einer Nanogravur ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber konventionellen biomemischen Materialien, da sie das neue Material verleiht, das von Forschern der Polytechnische Universität Madrid (UPM) und Universität Complutense (UCM) im Rahmen der Campus de Excellence International Campus Moncloa (CEI Moncloa) - ein interessantes kommerzielles Potenzial.

Das neue Material besteht aus einem Lineares, kreuzförmiges Polymer deren Molekularstruktur durch die Bombardierung mit Elektronen verändert wird. Auf diese Weise kann ein Elektronenstrahl mit einer Dicke von einigen Nanometern verwendet werden, als ob ein ultrafiner Bleistift behandelt würde, um ein beliebiges Muster auf einen Film dieses an einem Substrat befestigten Materials zu schreiben. Nach dem Schreiben (Lithographie) wird der Film in einen flüssigen Entwickler eingetaucht, der den Teil des mit dem Strahl bestrahlten Films auflöst und das (nicht bestrahlte) Muster über dem Substrat intakt lässt.

Darüber hinaus verhält sich das Material wie ein Polymer aus molekularem Impront o MIP (molekularly imprinted polymer), d. h. Sie können ein bestimmtes Molekül oder eine bestimmte Verbindung nach einem molekularen Druckverfahren erkennen. MIP sind synthetische Materialien mit der gleichen Funktionalität wie bestimmte biologische Moleküle - wie Antigene und Antikörper -, die als Rezeptoren für die Erkennung bestimmter Moleküle verwendet werden; daher werden MIP als biomimische Materialien betrachtet. Die wichtigsten Vorteile von MIP gegenüber biologischen Rezeptoren sind eine höhere Beständigkeit gegen chemische Stoffe und extreme Temperaturen, geringere Kosten und die Möglichkeit, synthetische chemische Rezeptoren zu schaffen, die in der Natur nicht existieren.

Bislang wurden die Methoden zur Aufnahme von MIP-Filmen zur Herstellung von Sensoren auf der Grundlage von Druck- und Fotolitografieverfahren entwickelt. Die Druckmethode hat den schwerwiegenden Nachteil einer möglichen Oberflächenkontamination von MIP-Filmen, die mit den Druckformen in Berührung kommen, während die Fotolitografietechnik nicht geeignet ist, Nano-Bewegungen zu erzeugen. Das neue Material kann auf Nanoebene graviert werden ohne Form oder Maske.

Die Forscher von UPM und UCM haben Nanometrische Muster aus diesem Material auf Silizium-Substraten unter Verwendung eines Elektronenstrahls hergestellt und die Funktionalität des Materials als MIP nachgewiesen. Das Material kann das Vorhandensein des Moleküls Rosamina 123 erkennen, das als Modellanalyt verwendet wird, mit hoher Empfindlichkeit und Selektivität gegenüber anderen Rodamine. Die bei der Entwicklung dieses Materials angewandte Methode kann auf die Synthese anderer Materialien angewandt werden, die durch Elektronenstrahl aufgenommen werden können und in der Lage sind, Stoffe von Interesse für Toxikologie und Biomedizin zu erkennen.

Die Herstellung von Nano-Strukturen von Sensorenmaterialien wie dem Erschaffenen hat einen doppelten Zweck. Einerseits erhöht sich die Interaktion des Sensors mit dem Medium, in dem sich der Analyt befindet, um die Empfindlichkeit und Geschwindigkeit der Erkennung zu erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht die geringe Größe der Sensorstrukturen die Integration mehrerer Elemente in ein und denselben Chip oder Substrat, die Kosten senken und die Zuverlässigkeit und Funktionalität der Prüfungen erhöhen.

Das entwickelte Herstellungsverfahren wurde durch Patent geschützt.

Die Arbeit wurde vom früheren Ministerium für Wissenschaft und Innovation im Rahmen eines Projekts finanziert. EXPLORA Der Hauptforscher war Carlos Angulo Barrios, Institut für Optoelektronische Systeme und Mikrotechnologie (ISOM) der UPM. Die EXPLORA-Projekte zielen darauf ab, die wissenschaftliche Neugier und den intellektuellen Wahnsinn in der Forschung zu fördern, indem sie auf der Suche nach fantasievollen und radikalen Forschungsvorschlägen sind, die sich aus tief greifenden Überlegungen zu einem bestimmten wissenschaftlichen Problem oder Paradoxon ergeben.

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Quelle und Bild: Polytechnische Universität Madrid

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