La ricerca che andiamo qui a proporre si basa invece sulla realizzazione di un micro-dispositivo flip-flop o orologio biologico che viene rifornito di energia per il suo funzionamento da un elemento fotovoltaico di tipo polimerico. La parte fotovoltaica è preposta a fornire elettroni all’apparato che catalizza reazioni ossidative per via biologica e reduttive per via elettrochimica. Queste reazioni redox oscillanti costituiscono l’attuatore biologico mentre l’apparato fotovoltaico costituisce l’effettore. Lo spegnimento dell’effettore ferma ovviamente il ciclo dell’orologio biologico. Il lavoro è orientato ad accoppiare molecole biologiche utili a costruire nano- e micro-macchine e sensori, mediante lo stabilirsi di legami covalenti, a molecole di sintesi in grado di captare fotoni di opportuna energia e di trasformarli in elettroni, che possano poi essere trasferiti alla molecola biologica con la massima efficienza per consentirle di espletare la propria funzione. La realizzazione di tali biodispositivi sarà inoltre assistita dall’impiego di opportune tecniche di micropatterning dei vari componenti del sistema, che sarà comunque progettato per potersi auto-interfacciare, nelle condizioni di lavoro, con altri biodispositivi. Tale prototipo dovrà avere caratteristiche soddisfacenti di funzionalità e di stabilità nelle condizioni di lavoro prospettate, e dovrà poter essere depositato su qualsiasi superficie con precisione micrometrica, per poterne consentire un efficace interfacciamento con altri biodispositivi. Per quanto riguarda la deposizione micrometrica, un’ottima metodologia è rappresentata dall’uso della tecnologia inkjet, che consente di depositare qualsiasi tipologia di molecola (sintetica o biologica) con elevata precisione e ripetibilità. Allo scopo di realizzare il micro-attuatore si sintetizzeranno quindi strutture ibride biologiche/sintetiche, la cui funzionalità sia attivata da radiazione infrarossa. Per raggiungere questo obiettivo si useranno molecole organiche altamente coniugate, come ad esempio polimeri semiconduttori conosciuti e/o appositamente sviluppati, che fungeranno da collettori dell’energia.
Orologi biologici come naturale evoluzione della bioelettronica verso i biocomputers
SETTI, LEONARDO
2004
Abstract
La ricerca che andiamo qui a proporre si basa invece sulla realizzazione di un micro-dispositivo flip-flop o orologio biologico che viene rifornito di energia per il suo funzionamento da un elemento fotovoltaico di tipo polimerico. La parte fotovoltaica è preposta a fornire elettroni all’apparato che catalizza reazioni ossidative per via biologica e reduttive per via elettrochimica. Queste reazioni redox oscillanti costituiscono l’attuatore biologico mentre l’apparato fotovoltaico costituisce l’effettore. Lo spegnimento dell’effettore ferma ovviamente il ciclo dell’orologio biologico. Il lavoro è orientato ad accoppiare molecole biologiche utili a costruire nano- e micro-macchine e sensori, mediante lo stabilirsi di legami covalenti, a molecole di sintesi in grado di captare fotoni di opportuna energia e di trasformarli in elettroni, che possano poi essere trasferiti alla molecola biologica con la massima efficienza per consentirle di espletare la propria funzione. La realizzazione di tali biodispositivi sarà inoltre assistita dall’impiego di opportune tecniche di micropatterning dei vari componenti del sistema, che sarà comunque progettato per potersi auto-interfacciare, nelle condizioni di lavoro, con altri biodispositivi. Tale prototipo dovrà avere caratteristiche soddisfacenti di funzionalità e di stabilità nelle condizioni di lavoro prospettate, e dovrà poter essere depositato su qualsiasi superficie con precisione micrometrica, per poterne consentire un efficace interfacciamento con altri biodispositivi. Per quanto riguarda la deposizione micrometrica, un’ottima metodologia è rappresentata dall’uso della tecnologia inkjet, che consente di depositare qualsiasi tipologia di molecola (sintetica o biologica) con elevata precisione e ripetibilità. Allo scopo di realizzare il micro-attuatore si sintetizzeranno quindi strutture ibride biologiche/sintetiche, la cui funzionalità sia attivata da radiazione infrarossa. Per raggiungere questo obiettivo si useranno molecole organiche altamente coniugate, come ad esempio polimeri semiconduttori conosciuti e/o appositamente sviluppati, che fungeranno da collettori dell’energia.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
