Studio e caratterizzazione di un sensore spettrometrico per applicazioni biomedicali

During the past 2 years, due to the SARS-Cov-2 pandemic also known as Coronavirus we have witnessed, there has been an exponential increase in the activity in the field of molecular biology, mainly due to the high number of tests or swabs, whether antigenic or molecular, which were performed on the entire population worldwide to confirm any possible infection with this virus. The Lab On Chip, whose acronym is LoC, come into play in this field, which are miniaturized systems that replicate the functions normally performed in a real and proper laboratory, born and developed thanks to the continuous improvement of production technologies, fluidic systems and also electronics, which can be also a support to the biological/fluidic part for the sensing of the targets to be measured. Returning to the example of the swabs mentioned above, it must be said that: in the event that they are antigenic ones, the Loc in question will be of the fluidic type, using for example the chromatography by capillarity on a test strip; while in the case of molecular swabs it can be carried out a fluorescence analysis, using cameras and then calling into question the electronics. At this juncture STMicroelectronics, a leading company in the world for production of chips and ICs on Silicon, has pushed a lot on its Q3 platform, thanks to which it can be possible to carry out analisys on biological samples using the technique of PCR and fluorescence detection, both of which will be described in a chapter dedicated to them. In order to improve the performance of this system it was chosen to feature a new one hybrid spectrometric sensor, which could monitor its operation. Therefore the work carried out in this study consists of part linked to the sensor itself, to its use in the Q3 system, to the results obtained and to the comparison with the results obtained with another instrument that is the spectrometer.

Durante questi ultimi 2 anni, a causa della pandemia di SARS-Cov-2 conosciuto anche come Coronavirus alla quale abbiamo assistito, si ha avuto un aumento esponenziale dell'attività nel campo della biologica molecolare, dovuta soprattutto all'elevato numero di test o tamponi, siano essi antigenici o molecolari, che sono stati eseguiti su tutta la popolazione mondiale per confermare un'eventuale infezione da tale virus. In questo campo entrano in gioco i Lab On Chip, la cui sigla è LoC, che sono dei sistemi miniaturizzati che vanno a replicare delle funzioni normalmente svolte in un laboratorio vero e proprio che sono nati e si sono sviluppati grazie al continuo perfezionamento delle tecnologie produttive, dei sistemi fluidici e anche dell'elettronica, che può fare da supporto alla parte biologica e/o fluidica per il sensing dei target che si vogliono misurare. Tornando all'esempio dei tamponi prima menzionati va detto che: nel caso in cui essi siano antigenici, il Loc in questione sarà di tipo fluidico, sfruttando ad esempio la cromatografia per capillarità su un striscia reattiva; mentre nel caso di tampone molecolare può essere svolta una analisi in fluorescenza, impiegando delle camere e chiamando in causa quindi l'elettronica. In questo frangente STMicroelectronics, azienda leader nel mondo per la produzione di chip e circuiti integrati su Silicio, ha spinto molto sulla sua piattaforma Q3, grazie alla quale si possono effettuare delle analisi su campioni biologici sfruttando la tecnica della PCR e della rilevazione in fluorescenza, che saranno entrambe descritte in un capitolo a loro dedicato. Al fine di migliorare le prestazioni di questo sistema si è scelto di caratterizzare un nuovo sensore ibrido di tipo spettrometrico, che potesse monitorarne il funzionamento. Quindi il lavoro svolto si compone della parte di studio legata al sensore stesso, al suo impiego nel sistema Q3, ai risultati ottenuti ed al confronto con i risultati ottenuti con un altro strumento che è lo spettrometro.