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BioMEMS - Coggle Diagram
BioMEMS
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Metodi di rilevazione
Rilevazione meccanica
Si osserva come varia la freq. di oscillazione o l'inclinazione del cantilever, in seguito a al fenomeno biochimico.
- variazione di massa: cambiando m cambia anche f (f=sqrt(k/m)).
- reazione biochimica: si può valutare l'inclinazione (rivesto il cantilever con anticorpo e quando si lega l'antigene si deflette).
Rilevazione ottica
Si va a leggere un segnale di fluorescenza o chemiluminescenza.
Superficie di vetro o silicio rivestita da strato di adesione con le sonde di cattura.
Fluorescenza: assorbimento molecolare dell'energia incidente (fotone) ad una certa lunghezza d'onda e riemissione ad un'altra lunghezza d'onda.
Risponde sempre con una frequenza minore di quella d'origine: perché si vanno a colpire gli orbitali homo, un e- si eccita e sale agli orbitali lumo (non emettendo), da qui tornano ad homo emettendo a freq minore.
Chemiluminescenza: emissione di luce in seguito ad una reazione chimica
Rilevazione ottica in fluorescenza
- Rilevazione di filamenti di dna: le sonde di cattura vengono immobilizzate per identificare la presenza del suo complementare (target probes fluorescenti); per immobilizzare devo silanizzare il substrato (espone NH2 o a oH acidi NH3+); si può anche fare un legame covalente usando gruppi aldeidici sulla superficie e gruppi amminici sul dna, si ha una reazione detta formazione a base di schiff.
- Rilevazione di biomolecole in soluzione: in questo caso le capture probes sono anticorpi, poi riconosciute con probe fluorescenti
- Rilevazione di cellule: anticorpi selettivi per le proteine extra membrana della cellula
Rilevazione elettrica
- sensori conduttimetrici: misurano un cambiamento di conducibilità
- sensori amperometrici per misurare la corrente, si sfruttano gli elettroni scambiati nelle reazioni redox.
La reazione su cui si basano i biosensori per la rilevazione del glucosio è l'ossidazione di questo da parte dell'enzima glucosio ossidasi; si può ridurre l'acqua ossigenata ottenuta (H2O2) e dalla differenza di potenziale/corrente si può risalire alla quantità di gluocosio.
- sensori potenziometrici: misurano un cambiamento di potenziale degli elettrodi, sfruttando i diodi.
Transistori a effetto di campo
2 placche conduttrici (source e drain), sotto c'è semiconduttore; tra source e drain c'è flusso di corrente che dipende da cosa succede nel gate.
Se si vuole costruire un bioFET sensibile all'ambiente biologico al posto del semiconduttore metto i nanotubi di carbonio.
Definizione
Un biosensore è un sensore che ha come interfaccia una molecola biologica, in base a questa si dividono in:
- bioriconoscimento enzimatico
- bioric. immunologico
- metodi con DNA per riconoscimento dei geni
- cellule e tessuti come sensori af esempio per la tossicità di una sostanza
Microarrays
organizzazione di campioni che serve per rilevare sequenze di dna. In ogni loco metto una capture probe diversa e li uso per rilevare l'ibridazione tra 2 sequenze di dna (target probe). Può anche essere usato per un confronto di dna, uno noto e uno no, per osservare la composizione genica.
Tecnica ottica
Serve per bloccare capture probe sul vetro, modificato al fine di avere gruppi amminici in superficie, protetti da gruppi X tramite legame fotolabile. Si mette sopra una maschera da litogeafia e si irraggia, nelle zone scoperte si staccherà il gruppo X e si aggiunge il primo nucleotide sempre legato al gruppo X. Si rimette la mschera in posizione diversa e si prosegue
Tecnica elettrica
Per catene più lunghe si parte da nucleotidi preformati.
Si ha il chip in cui inserisco contatti metallici sotto l'attachment layer; caricando positivamente un contatto attiro le sonde di cattura; si immobilizzano le sonde; si introduce il probe target marcato fluorescente; si carica un contatto che attirrerà tutte le molecole, poi si inverte la polarità, codsì le molecole non complementari verranno respinte; infine si va a cercare la fluorescenza.
Protocollo di analisi
Se ho un dna verde e uno rosso e li lego sul microarray, si ha l'ibridazione; se vado ad irraggiare il microarray con dei laser verdi vedrò dove il dna verde si è ibridizzato, idem per il rosso; se uso un laser sommando gli altri due, vedrò verde dove c'è solo il verde, rosso dove c'è solo rosso e giallo dove ci sono entrambi.