Descriere proiect

Scopul proiectului BIOMICROTECH este dezvoltarea tehnologiei de realizare de microbiosenzori pe siliciu integrati in cipuri microfluidice cu detectie electrica in domeniul ng/L a compusilor organofosforici din insecticide care se regasesc in alimente (lapte, sucuri din fructe, legume) si apa, implicand tehnici de microtehnologie pe substrat de siliciiu si tehnici de microbiologie disponibile la nivelul consortiului. Microbiosenzorul cu acetilcolinesteraza, AChE, imobilizata, propus pentru a fi obtinut este de unica folosinta, reproductibil, poate fi produs in masa, la un pret de cost scazut, cu sensibilitate recunoscuta a enzimei, AChE, pentru aceasta clasa de substante toxice si cu valoare comerciala. Datorita dimensiunilor mici (sute de microni la nivel de cip), microbiosenzorii integrati reprezinta o solutie fezabila, rapida, selectiva si sensibila pentru acest tip de contaminanti, conferind o mare precizie de masura. Pentru obtinerea microelectrozilor folositi ca traductori pentru depunerea de material biologic este necesara optimizarea tehnologiilor MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), cum ar fi: realizare configuratie 2D si mastile aferente structurii microelectrozilor, depunere dielectric pe substrat de siliciu, depunere de metal (Ti/Au) si configurarea acestuia cat si depunerea unui strat de pasivare de tip PSG sau Si3N4 pentru protectia traseelor metalice care merg la paduri. Depunerea de material biologic pe substrat corelat cu studiu pentru functionalizarea suprafetei pentru aderenta la substrat vor fi de asemenea studiate si optimizate. Deoarece caracteristicile de raspuns ale biosenzorului: selectivitatea si sensibilitatea depind, in principal, de imobilizarea si aderenta biocomponentului la substrat, sunt studiate procedeele de functionalizare ale substratului (microelectrodului) pentru aderenta enzimei la acesta. Vor fi studiate tehnicile de functionalizare, pentru realizarea unei aderente bune din punct de vedere mecanic (fizic) si chimic al biopolimerului (albumina serica bovina) si va fi gasit optimul pentru aplicatia concreta: imobilizarea AChE pe electrozi interdigitali de aur pe substrat de siliciu. Proiectul este focalizat pe studiul a doua tehnici: a) organofunctionalizarea (compusi organici) cu grupe tiol (-SH), grupe amino (-NH2) sau (-OH) agentul modificator fiind gruparea organica; b) funcţionalizarea cu compusi anorganici, metal Aur <111>, pentru aderenta biopolimerului (BSA) la substrat. Studiul tehnicilor de functionalizare va duce la optimizare in sensul combinarea celor doua tehnici mentionate sau utilizarea doar a uneia dintre ele.
Realizarea biosenzorilor miniaturizati si integrati are loc in spatii curate (camera alba clasa 100) utilizand procese tehnologice caracteristice micro si nanobiotehnologiilor, echipamente unice in tara, disponibile in cadrul institutului nostru, INCD-pentru Microtehnologie, alaturi de o aparatura performanta, sensibila si utilizata la ora actuala pentru detectia de pesticide, disponibila in consortiu (UPB, ISPB). Realizarea de biosenzori miniaturizati pentru detectare insecticide organofosforice prezinta o serie de caracteristici: selectivitate ridicata fata de insecticidele studiate, raspuns liniar pe domeniul de concentratii 0,10÷100ng/L, timp de raspuns si revenire rapid (1÷3) minute, reproductibilitate in conditiile aplicatiilor practice pe probe reale, miniaturizare.