Nanostrutture plasmoniche bottom-up: dalla biosensoristica ottica alle applicazioni in medicina di precisione

Nanoparticelle plasmoniche di forma e dimensioni controllate vengono sintetizzate attraverso processi colloidali e immobilizzate su substrati rigidi o flessibili mediante una tecnica in soluzione nota come assembly Layer-by-Layer che sfrutta le interazioni elettrostatiche. Gli array di nanoparticelle risultanti hanno una risposta ottica governata dal fenomeno della Risonanza Plasmonica di Superficie Localizzata (LSPR). Questa può essere regolata in base all’applicazione specifica, variando diversi parametri come la geometria delle nanoparticelle, la densità superficiale e l’accoppiamento interparticellare. Un punto cruciale dell’attività di ricerca è la bioattivazione delle nanostrutture plasmoniche risultanti. Dopo la funzionalizzazione con biorecettori specifici come gli anticorpi, questi nanomateriali fungono da piattaforme di trasduzione funzionali allo sviluppo di biosensori ottici. Le sonde nanostrutturate ottenute possono individuare e quantificare analiti o patogeni clinicamente rilevanti. Questa strategia preparativa può anche essere usata per realizzare biosensori ottici a lettura multipla. Inoltre, le proprietà termoplasmoniche delle nanostrutture plasmoniche, ovvero la loro capacità di convertire i fotoni assorbiti in calore localizzato sotto irradiazione laser nel vicino infrarosso, vengono sfruttate sia per la rigenerazione in situ dei biosensori sia per scopi terapeutici come ad esempio l’ablazione fototermica di cellule tumorali o il rilascio controllato di farmaci.

Un’ulteriore attività è la realizzazione di metasuperfici disordinate bottom-up per il rilevamento di patogeni in dispositivi di protezione individuale o per lo sviluppo di dispositivi ottici di nuova generazione.