MEMS-based systems for biological applications Irene Allegranti e Laura Viola Tutors : Lara Odorizzi Cristina Ress 20 SETTEMBRE 2010 PRESENTAZIONE FINE STAGE FONDAZIONE BRUNO KESSLER, POVO

Laboratorio di microfabbricazione BioMEMS I BioMEMS sono sistemi elettro-meccanici fabbricati su micro scala e applicati a diversi settori biotecnologici: agroalimentare, ambientale, farmaceutico e biomedicale. CLEAN ROOM di FBK: Laboratorio di microfabbricazione

Perché è importante miniaturizzare? Riduce il volume del reagente utilizzato ed i relativi costi; Riduce i tempi di analisi; Permette di ottenere sistemi portatili (es. point of care diagnostics); Potenziale utilizzo sia in-vitro che in-vivo; Permette al sensore di godere di una maggiore sensibilità verso specifiche biomolecole di interesse;

STAGE ACTIVITIES Piattaforma integrata per elettroporazione cellulare; Sensore di impedenza per la valutazione della biomassa; PDMS: materiale polimerico per sistemi Lab On a Chip (LOC ).

1. Piattaforma integrata per elettroporazione cellulare Metodo tradizionale con cellule in sospensione Dispositivo Bio-MEMS per cellule in adesione Possibilitá di : seguire l’evento di EP nel tempo e nello spazio; transfettare soluzioni diverse in aree specifiche del chip.

Elettroporazione di cellule hela 1ª test: Lucifer yellow 2ª test: plasmide (--->GFP) ESPRESSIONE della PROTEINA

2. Sensore di impedenza per LA VALUTAZIONE DELLA BIOMASSA Il Saccharomyces cerevisiae è il lievito più comunemente utilizzato per la fermentazione del pane, del vino e della birra. Si riproduce per gemmazione e tale processo avviene in tempi molto rapidi. Colture di lievito sono state fatte crescere in provetta, in terreno ricco YPD, ed incubate a 28°C. Il microsistema e’ dotato di una cameretta di contenimento per il campione da analizzare. Multi-Parametric Monitoring System (MPMS) for agrofood applications.

L’IMPEDENZA È una misura elettrica e rappresenta l’opposizione al passaggio di corrente. Viene ottenuta collegando il chip ad un analizzatore di impedenza (4192A IMPEDANCE ANALYZER) . Questo registra il passaggio di corrente e grazie ad un’equazione fisica il computer estrapola una curva. Campioni analizzati: - microbeads in polistirene da 5 e 10 µm di diametro per eliminare la variabile replicazione.

ELABORAZIONE & ANALISI DEI DATI Stabilizzazione Esempio: beads da 10 µm La resistivita’ dipende sensibilmente dalla concentrazione del campione Stabilizzazione del segnale dopo circa 1.5 h

3. PDMS: materiale polimerico per sistemi Lab On a Chip (LOC ). Miscela soluzione semiliquida (PREPOLIMERO : INDURENTE) Degassaggio sotto vuoto Deposizione del PDMS su 2 supporti: fetta di silicio semplice e fetta master (FOTOLITOGRAFATA) Prepolimerizzazione (80°C, 10’ca.) Adesione dello strato-membrana sullo strato strutturato dal master Termine polimerizzazione (100°C, 20’ca.) Pratica fori d’entrata e uscita fluidi Cutting singole strutture Integrazione nel sistema appropriato (fissaggio con gocce del polimero)

GRAZIE PER L’ATTENZIONE! Irene Allegranti e Laura Viola