Integrated optical biosensing assays exploiting magnetic labels

Biosensors are nowadays largely and extensively employed in biochemical analyses. As a result of recent scientific and technological progress, such devices play an increasingly important role in many sectors of human endeavour, including medical diagnosis, environmental monitoring, food control, drug discovery, defense and security. Today, several technologies are available for the implementation of biosensors, but research in this field is always looking for new innovative solutions aimed to achieve higher sensitivity, faster responses, wide dynamic range of these simple, inexpensive, compact, lab-on-chip devices. Within this framework, the present thesis work was focussed on the study, development and validation of biosensing methods employing integrated optics technology combined with magnetic fields in label based sensing strategies for biochemical agents. Appropriate optimization studies regarding the performances of the applied methods were carried out, in the view of achieving a suitable alternative to some of the most common optical biosensing techniques with high levels of robustness and sensitivity.

I biosensori sono oggi presenti e largamente utilizzati nelle analisi biochimiche. Il recente progresso scientifico e tecnologico ha portato questi dispositivi a ricoprire un ruolo sempre più importante in molteplici settori applicativi, tra i quali diagnosi mediche, monitoraggio ambientale, controllo alimentare, rilevazione di droghe, difesa e sicurezza. Al giorno d’oggi, sono disponibili numerose tecnologie volte all’implementazione dei biosensori, ma la ricerca in questo campo è sempre puntata allo sviluppo di nuove soluzioni innovative che permettano di ottenere per questi semplici, compatti dispositivi lab-on-chip alti livelli di sensibilità, rapidi tempi di risposta, ampio range dinamico. In questo contesto, il presente lavoro di tesi si è concentrato sullo studio, lo sviluppo e la validazione di metodi di biorilevamento che utilizzano la tecnologia dell’ottica integrata combinata con campi magnetici in strategie di rilevazione ”label-based” di agenti biochimici. I metodi utilizzati sono stati sottoposti ad analisi e studi di ottimizzazione delle performance, con lo scopo di fare di loro una valida alternativa ad alcune delle tecniche di biorilevamento ottico più comuni con alti livelli di sensibilità e robustezza.