Elettronica > BOND : Bioelectronic Olfactory Neuron Device

Abstract del Progetto

BOND è un progetto multidisciplinare della durata di 3 anni finanziato dalla Comunità Europea nell’ambito del Settimo Programma Quadro. Ha come obiettivo la realizzazione di sistemi di rivelazione altamente selettivi che utilizzino come elemento sensibile materiale biologico. Un tipico esempio di questa classe di rivelatori che mimano meccanismi presenti in natura è il “naso bionico”, che impiega dei recettori olfattivi contenuti nell’epitelio nasale quali sensori per la rivelazione e discriminazione di molecole odoranti.
Le sfide in tali sistemi sono molteplici: di natura biologica nell’espressione dei singoli recettori, di natura tecnologica nella realizzazione di micro apparati in cui microelettrodi opportunamente funzionalizzati riescano a tenere agganciato il recettore lasciandone comunque invariata la sua funzionalità, e di natura elettronica nella capacità di leggere ed amplificare segnali elettrici piccolissimi spesso costituiti dal movimento di pochi elettroni.
Il progetto, oltre a studiare in dettaglio questi singoli aspetti, ambisce a produrre un prototipo funzionante di sensore basato su recettori olfattivi e di validarne le potenzialità con alcuni esperimenti in ambito clinico per la diagnosi non invasiva di alcuni tipi di tumori.
L’attività di ricerca nel nostro Dipartimento si concentrerà sullo sviluppo dei sistemi elettronici di misura ad altissima sensibilità necessari al funzionamento del sensore, le cui specifiche non trovano a tuttoggi soluzioni appropriate nella letteratura scientifica internazionale. Il Dipartimento dovrà infatti fornire dei chip di silicio atti a misurare variazioni di capacità elettrica del campione di frazioni di atto Farad e seguire nel tempo con una risoluzione temporale dei millisecondi variazioni di corrente di pochi femto Amperes.

Esempio di circuito elettronico in cui sia possibile depositare molecole biologiche (cellule, singole proteine, frammenti di DNA, ecc.) e collegarsi ad esse elettricamente per analizzarne il comportamento elettrico a fronte di appropriati stimoli esterni

Responsabile del progetto

Risultati del progetto ed eventuali pubblicazioni scientifiche/brevetti

Pubblicazioni:
  • G. Ferrari, F. Gozzini, A. Molari, M. Sampietro: “Transimpedance Amplifier for High Sensitivity Current Measurements on Nanodevices”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 74, n. 5, pp. 1609-1616, 2009;
  • M. Carminati, G. Ferrari, F. Guagliardo, M. Sampietro: “ZeptoFarad Capacitance Detection with a Miniaturized CMOS Current Front-end for Nanoscale Sensors”, Sensors and Actuators A, vol.172, pp. 117-123, 2011;
  • M. Carminati, M. Vergani, G. Ferrari, L. Caranzi, M. Caironi, M. Sampietro: “Accuracy and Resolution Limits in Quartz and Silicon Substrates with Microelectrodes for Electrochemical Biosensors”, Sensors and Actuators B, n.174, pp.168-175, 2012.