I ricercatori della City University di New York (CUNY) hanno recentemente sviluppato un nuovo metodo di nano-stampa per il materiale organico. Il team, composto da ricercatori del Centro di ricerca scientifica avanzata (ASRC) e dell’Hunter College, ha fatto uso di microfluidica e fotochimica per migliorare la tecnica di litografia basata su tip. Questo è uno dei migliori metodi per la creazione di bio-chip su scala nanometrica, ma in precedenza era limitato alla stampa di una molecola alla volta. I ricercatori di CUNY hanno ampliato le possibilità di litografia basata su tip e il loro lavoro potrebbe rivoluzionare il modo in cui vengono realizzati i bio-chip.
La litografia a punta (TBL) è una tecnica per la stampa di materiale organico sulla superficie di un chip. Reindirizza i fasci di luce ad alta energia, che normalmente denigrano la sostanza organica morbida, in matrici. Questo rende l’energia utile per rimodellare il materiale.
Il nuovo approccio dei ricercatori CUNY utilizza apparecchiature di micro-fluidica per controllare i fluidi a livello molecolare, nonché una tecnica chiamata litografia a penna a raggio. La litografia con raggio di penna implica la costruzione di una serie di piramidi polimeriche, che vengono poi ricoperte di oro e montate su un microscopio a forza atomica. Ogni array ha un’area di circa un centimetro quadrato e contiene molte migliaia di piramidi. I fori sono posizionati nelle piramidi in modo tale che la luce vada solo in punti specifici sulla superficie di un chip sottostante, immobilizzando i delicati reagenti organici sulla superficie del chip senza danneggiarli.
Gli scienziati possono quindi riutilizzare lo stesso materiale organico e aggiungere più molecole sullo stesso chip senza danneggiare quelli già stampati. Ai fini della ricerca, gli scienziati hanno tentato di ottimizzare la reazione tiolo-ene e di analizzare la cinetica di reazione. Hanno anche creato diversi modelli contenenti più alcheni fluorescenti, in cui ogni modello è stato progettato per dimostrare una diversa capacità dello strumento.
La nuova capacità di multiplexing rende la stampa di bio-chip molto più economica ed efficiente. Inoltre, contribuendo alla riduzione dei costi, è la capacità di eseguire il processo in normali condizioni di laboratorio.
“Questa è essenzialmente una nuova stampante su scala nanometrica che ci consente di imprimere maggiore complessità sulla superficie del biochip rispetto a qualsiasi tecnologia commerciale attualmente disponibile”, ha affermato Adam Braunschweig, ricercatore principale e professore associato presso l’ iniziativa Nanoscience Initiative dell’ASRC . “Ci aiuterà a capire meglio come funzionano le cellule e i percorsi biologici”.
I biochip possono essere utilizzati per analizzare e analizzare i cambiamenti biologici associati allo sviluppo della malattia, agli agenti di bioterrorismo e ad altre aree di ricerca che coinvolgono componenti biologici. La nuova tecnica dei ricercatori CUNY per i bio-chip di stampa 3D è più versatile di qualsiasi altro metodo di nano-stampa sviluppato finora. Ciò significa che sarà possibile stampare su una gamma più ampia di materiali, inclusi occhiali, metalli e lipidi, con un normale strumento scientifico desktop. Il team prevede anche potenziali applicazioni nella ricerca genetica.
I risultati della ricerca sono stati dettagliati in un articolo intitolato “Litografia fotochimica a puntale massicciamente plastificata sotto flusso continuo capillare” nella rivista Chem . Gli autori erano Carlos Carbonell, Daniel J. Valles, Alexa M. Wong, Mei Wai Tsui, Moussa Niang e Adam B. Braunschweig.