Sviluppo di biosensori per l’analisi delle interazioni ligande-recettore.

I Fase: Funzionalizzazione della superficie di p-Si. Uno degli aspetti più delicati é la preparazione e l’ancoraggio della sonda molecolare di peptide/proteina al supporto solido. La prima tappa consiste nella conversione dei legami Si-H in legami Si-C attraverso l’utilizzo di linker capaci di fare da ponte tra il silicio e le molecole peptidiche. A tale scopo, supporti in silicio poroso appena preparati saranno sottoposti a trattamento termico con acidi carbossilici insaturi a lunga e media catena carboniosa. Alcuni autori, tra cui i proponenti, hanno già sperimentato questa procedura mediante acido undecelenico dimostrando una efficiente passivazione della superficie di Si (L. De Stefano, I. Et al., ‘Optical sensors for vapors, liquids, and biological molecules based on porous silicon technology’, IEEE Transaction on Nanotechnology, in press, 2004; Keiki-Paua, S. et al., 1999, J. Am. Chem. Soc. 121, 7925-7930). La presenza del doppio legame carbonio-carbonio ad una estremità della molecola linker, rappresenta un centro reattivo che in presenza di calore dovrebbe legare al silicio con formazione di legami chimici prevalentemente di tipo Si-C. Saranno utilizzati anche altri acidi carbossilici insaturi in fatti, l’efficienza della reazione potrebbe essere connessa con la lunghezza della catena carboniosa e potrebbe risultare quindi da un compromesso tra la grandezza dei pori del silicio poroso e la grandezza delle molecole linker. La reazione verrà condotta in un piccolo reattore a più vie in cui verrà inserito il supporto poroso. Una volta sotto vuoto, nel reattore verrà introdotto l’acido organico insaturo e la reazione sarà fatta proseguire ad una opportuna temperatura (60-90°C) per circa 10 ore. Il supporto sarà poi lavato con opportuni solventi organici. II Fase: Caratterizzazione quali-quantitativa del grado di funzionalizzazione. I supporti così preparati saranno analizzati per seguire l’effetto della modifica chimica attraverso misure sia interferometriche che mediante Spettroscopia di Fourier nell’Infrarosso (FTIR). Tali misure potranno fornire una indicazione quali- quantitativa sulla efficienza della funzionalizzazione effettuata (per esempio, analizzando l’eventuale presenza negli spettri FTIR delle bande vibrazionali dei legami Si-H e dei legami Si-O-Si, delle bande relative ai legami C-C e ai legami Si-C). Il vantaggio di tali acidi organici e la presenza da un lato del doppio legame C=C per la reattività verso il silicio e dall’altra la presenza di un gruppo carbossilico COOH che può essere sfruttato per successive reazioni come quella di ammidazione. Infatti, impiegando molecole di peptidi si cercherà di legare covalentemente, in presenza di catalizzatori di reazione, tali molecole alla molecola linker. Anche in questa fase successiva di ancoraggio della molecola sonda alla superficie modificata di p-Si sarà necessario seguire l’andamento degli esperimenti di funzionalizzazione attraverso misure FITR e interferometriche, misure che dovrebbero fornire una chiara indicazione di ciò che accade sulla superficie del silicio poroso in seguito ai vari trattamenti.