Πλασμονικοί βιοαισθητήρες απταμερών

• Κύριος συγγραφέας: Μπαρμπαρίτσα, Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Mparmparitsa, Maria
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Πλασμόνια; Βιοαισθητήρες; Αισθητήρες; Απταμερή; Νανολιθογραφία; Νανοεκτυπωτική λιθογραφία; Plasmons; Biosensors; Sensors; Aptamers; Aptasensors; Nanolithography; Nanoimprint lithography; Soft lithography

Η παρούσα μεταπτυχιακή ερευνητική διατριβή αφορά την δημιουργία και την χρήση πλασμονικών νανοσωματιδιακών δομών, κατάλληλων για εφαρμογή σε βιο-αισθητήρες υψηλής ευαισθησίας. Τέτοιοι βιο-αισθητήρες κάνουν χρήση πλασμονικών φαινομένων με τελικό σκοπό την ανίχνευση τοξικών μικρομορίων, όπως, για παράδειγμα, είναι οι τοξίνες που ανιχνεύονται στα γαλακτοκομικά προϊόντα και σε άλλα τρόφιμα. Κυρίος στόχος ανάπτυξης των αισθητήρων είναι να επιτευχθεί τόσο η επιλεκτική ανίχνευση όσο και η υψηλή ευαισθησία. Οι αισθητήρες αυτοί επιτρέπουν την εύκολη διάγνωση, την γρήγορη ανάλυση των δειγμάτων και απαντώνται σε εργονομικές και οικονομικές διατάξεις lab-on-a-chip. Οι βιο-αισθητήρες που θα μας απασχολήσουν εδώ ανήκουν στην κατηγορία των φωτονικών βιο-αισθητήρων με την ειδικότητα ακτινοβολητικής εκπομπής συντονισμού πλασμονίου. Ενδεικτικές εφαρμογές αισθητήρων του είδους αφορούν την ανίχνευση ουσιών που αποτελούν δείκτες κάποιας ασθένειας, ανίχνευση φαρμάκων κ.ά. Η εργασία εστιάζει στην εξ ολοκλήρου δημιουργία περιοδικά διαμορφωμένων πλασμονικών επιφανειών που κατασκευάζονται εδώ με λιθογραφικές τεχνικές soft-lithography και νανοεκτυπωτικής. Οι επιφάνειες επιστρώνονται με Au δημιουργώντας ανάγλυφα οπτικά φράγματα περίθλασης και στην συνέχεια μελετώνται με αναλυτικές μεθόδους μικροσκοπίας και φασματοσκοπίας. Ο συντονισμός πλασμονίου και η εν γένει φασματική πλασμονική συμπεριφορά είναι συνάρτηση της πόλωσης του φωτός που επιδρά στην σύζευξη φωτός-πλασμονίου. Η μελέτη εστιάσθηκε στην ενίσχυση της πλασμονικής εκπομπής της ακτινοβολίας (ακτινοβολητικά πλασμόνια) στην περιοχή του βαθέως ερυθρού και εγγύς υπερύθρου. Η μελέτη μετατόπισης της φασματικής εκπομπής με την αύξηση του δείκτη διάθλασης ανέδειξε ένα σημαντικό στοιχείο το οποίο θα οδηγήσει στην υλοποίηση υπερευαίσθητων δομών φωτονικών αισθητήρων. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η δομή και η λειτουργική συμπεριφορά των επιφανειών με φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού στον αέρα, καθώς και στις μεταβολές του δείκτη διάθλασης του υγρού περιβάλλοντος μέσου, υποδειγματικών διαλυμάτων H2O/NaCl με ευαισθησία ανίχνευσης Sn=ΔΤ(880nm)/Δn ~143750%/RIU. Η αγκυροβόληση μορίων απταμερών αποτελεί το τελικό στάδιο παραγωγής του βιοαισθητήρα, με ανίχνευση της πλασμονικής εκπομπής, μέσω της μετατροπής της μοριακής διαμόρφωσης με χρήση βιοχημικών διαλυμάτων όξινου pΗ/βασικού pΗ. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι όλα τα αποτελέσματα των μετρήσεων, της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής, δείχνουν μια αξιόλογη φασματική μετατόπιση (Δλ), και μια ευαισθησία ανίχνευσης για την περιοχή του pH5.0 σε επίπεδα SpH(838nm) ~ 3113 %/pH UNIT που υπόσχονται την μελλοντική αξιοποίηση των φαινομένων για την ανάπτυξη υπερευαίσθητων φωτονικών βιοαισθητήρων για εφαρμογές ανίχνευσης τοξινών και άλλων χημικών παραγόντων.