Introduzione alle Microbilance a cristalli di quarzo (QCM)

Presentazione sul tema: "Introduzione alle Microbilance a cristalli di quarzo (QCM)"— Transcript della presentazione:

1 Introduzione alle Microbilance a cristalli di quarzo (QCM)
Laurea Magistrale in Biotecnologie molecolari ed industriali Università degli Studi di Napoli “Federico II”

2 SENSORE: dEFINIZIONE Un sensore converte una forma di energia in un’altra, e nel fare ciò trasferisce informazioni riguardo alcuni fenomeni fisici, chimici o biologici. Misurando (quantità da misurare) Segnale che porta l’informazione (in genere elettrico)

3 SeNSORI, ATTUATORI E TRASDUTTORI
Grandezza qualsiasi Grandezza elettrica TRASDUTTORE SENSORE ATTUATORE

4 SeNSORI, ATTUATORI E TRASDUTTORI: Qualche esempio
Termometro a mercurio Temperatura Lunghezza Non è un sensore! Termometro digitale Temperatura Resistenza elettrica È un sensore!

5 Biosensori “A biosensor is a device incorporating a biological sensing element either intimately connected to or integrated within a transducer. The usual aim is to produce a digital electronic signal which is proportional to the concentration of a specific chemical or set of chemicals.” (Turner "Biosensors: fundamental and applications”). Necessità di collegare diverse conoscenze: - Biologia Elementi biologici sensibili - Chimica Funzionalizzazione delle superfici - Ingegneria Integrazione delle componenti e fluidica - Fisica Principi di trasduzione e funzionamento del dispositivo

6 4) SATURAZIONE 3) REGIONE NON LINEARE 2) REGIONE LINEARE 1) REGIONE NON LINEARE

7 PRINCIPALI CARATTERISTICHE DI UN SENSORE
Sensibilità - Nella regione lineare: ∆V/∆M Limit Of Detection (LOD) - S/N=3 Selettività - Biomolecole

8 Quartz crystal microbalance (qcm)
Wafer di oro e quarzo Effetto piezoelettrico inverso

9 effetto piezoelettrico
Proprietà di alcuni materiali cristallini di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti a deformazione meccanica. Effetto diretto e inverso Esempi: Orologi al quarzo Puntine di giradischi

10 Funzionamento delle QCM
Equazione di Sauerbray LE QCM SONO TRASDUTTORI MICROGRAVIMETRICI

11 Pompa peristaltica µLibra

12 DUE ESEMPI DI SENSORI BASATI SU qcm
INORGANICO: Sensore per la rivelazione di L-Istidina basato su MIP (Molecularly Imprinted Polymer) ORGANICO: Immunosensore basato su anticorpi (IgG) attivati mediante luce UV

13 Tecnologia sol-gel Alcossidi del silicio + Alcool corrispondente +Acqua Tecnica usata per produrre nanoparticelle e vetro bioattivo a temperatura ambiente Strategia dei polimeri molecolarmente impressi

14 A CONTROLLO B IMPRESSO

15 La regione di linearità va da 5.0 · 10-8 a 1.0 · 10-4 M
Detection limit 2.5 · 10-8 M (S/N = 3)

16 Photonic Immobilization Technique (PIT)
UV laser pulses λ 258 nm 0.25 W 10 kHz

17

18