Inovații marca UTM – pe coperta revistei germane SMALL Nano-Micro

O nouă premieră marca UTM revoluționează sectorul nano în ingineria biomedicală, câștigând recunoaștere internațională. Doctoranzii Eugeniu LAZARI, anul III, Vasile POSTICA și Nicolai ABABII, anul I, sub îndrumarea conducătorului științific dr. hab., prof. univ. Oleg LUPAN, au descoperit o metodă inedită ce  permite recoltarea analizelor de sânge prin respirație. Rezultatele acestei lucrări științifice de anvergură au fost selectate pentru coperta frontală a prestigioasei reviste germane de specialitate – SMALL Nano-Micro (vol. 13, nr. 16 din 25 aprilie 2017) cu Factor de Impact 8.3 cotat ISI.

Noua tehnologie permite de a crește localizat rețele de nanofire de Fe2O3 – un material avansat în micro- sau nano-senzori cu o repetabilitate ridicată și recuperare completă, dar și de integrare a unui singur nanofir de Fe2O3 (de doar 20 nm în diametru!) în nanosenzori funcționali. Este un know-how, denumit și nanotehnologie „bottom-up” („de la bază în sus”), care presupune realizarea explorărilor pe un segment specific de pe substratul sensor, fară a implica tehnologii microelectronice costisitoare gen „top-down”, cu multiple etape tehnologice.

Cum se manifestă acest know-how, să zicem, în biomedicină? Deși tehnologiile implementate în domeniul dat au făcut un salt serios, totuși, multe din metodele utilizate la ora actuală sunt invazive. De exemplu, recoltarea probelor de sânge se realizează prin înțeparea degetului pacientului. În monitorizarea diabetului aceste probe sunt destul de frecvente. Însă după o serie de înțepături, pe lângă faptul că pacientul se alege cu o traumă psihologică, creându-și o fobie față de ace și seringi, este prezentă și trauma fizică propriu-zisă a degetului (sau a degetelor). Pe când noua metodă propusă este absolut non-invazivă, oferind posibilitatea de a recolta probele prin expirarea de către pacient a aerului inspirat, în urma căreia se stabilește nivelul concentrației de acetonă – la pacienții diabetici acetona se elimină prin respirație, iar cu ajutorul nanosenzorilor elaborați ar putea fi detectată în concentrații foarte mici. Altfel zis, nanomaterialul respectiv poate servi ca materie primă sau nanoblocuri constructive pentru fabricarea senzorului eficient de depistare a acetonei pentru aplicații biomedicale în monitorizarea diabetului.

Având în vedere că acetona este un reagent (compus organic volatil) inflamabil, extrem de periculos, tehnologia propusă de cercetătorii UTM reprezintă un pas important în domeniul nanoștiinței și nanoingineriei, prezentându-se ca un candidat perfect pentru o serie de aplicații în domeniul nanoelectronicii și nanoingineriei biomedicale, în particular în analiza respirației, în tratamentul pacienților cu diabet zaharat.

O posibilă aplicație în biomedicină îl are și efectul memristor pentru sisteme neuronale, dar și alte aplicații avansate. Dispozitivele tip memristor pot fi caracterizate ca fiind pasive, atuul lor fiind dotarea cu un soi de „memorie” (din engl. – „memory resistors”), de unde și particularitatea de  „a păstra o amintire”.

Este vorba de o morfologie compusă din microstructuri de oxid de fier acoperite cu nanofire extrem de fine de α-Fe2O3, cu diametrul de doar 15-50 nm, ceea ce duce la o porozitate mai ridicată a probelor și o funcționare mult mai bună a dispozitivului final. La oxidarea metalică a microparticulelor de fier (Fe) la temperatura de 2550C timp de 12 sau 24 ore se obțin rețele de nanofire dense de oxid de fier (α-Fe2O3) de diferite lungimi. Metoda de fabricare a rețelelor de nanofire din oxid de fier (fazele cristaline Fe3O4 , FeO și α-Fe2O3) necesită un procedeu de integrare mai simplu și etape tehnologice minime, deci este atractivă și cost-efectivă, existând posibilitatea implementării ulterioare în fabricația pe scară largă a dispozitivelor senzorice și biomedicale. Investigațiile privind nanosenzorii pe baza unui singur nanofir de α-Fe2O3 de diferite lungimi și diametre (de la 20 la 50 nm), cercetați în lucrarea științifică respectivă, deschid un câmp nou pentru cercetările fundamentale și aplicative ale unui singur nanofir de α-Fe2O3.

Cercetările au fost efectuate în cadrul Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală, FCIM-UTM, în colaborare cu cercetători de la Universitatea din Kiel și Max-Planck-Institut for Solid State Research din Germania. Rezultatele excelente obținute au fost acceptate după 3 nivele de recenzii a câte 3-4 recenzenți-experți în revista internațională specializată SMALL (Micro-Nano). Aceste cercetări, apreciate la nivel internațional, au fost susţinute parţial de Proiectul instituţional 45inst-15.817.02.29A, subvenționat de Guvernul Republicii Moldova la UTM.

Lucrarea face parte dintr-o cercetare mai amplă cu tema „Nanotehnologii pentru dispozitive nanosenzorice”, realizată sub conducerea științifică a dr. hab., prof. univ. Oleg LUPAN la UTM. Echipa de cercetare a lucrării colective este constituită din doctoranzii Eugeniu LAZARI, Vasile POSTICA, Nicolai ABABII şi dr. hab. prof. univ. Oleg LUPAN în colaborare cu alți 7 cercetători de la Universitatea din Kiel, Germania şi Institutul pentru Cercetări a Corpului Solid Max-Planck-Institut for Solid State Research, Germania, care au realizat în colaborare internaţională investigaţii ştiinţifice de anvergură în tema „Creșterea localizată a nanostructurilor de ZnO, CuO, Fe2O3 şi integrarea individuală a lor în microsenzori şi nanosenzori”.

Revista SMALL se poziționează printre revistele multidisciplinare de vârf, care acoperă un spectru larg de subiecte la scară nano- și micro-, aflându-se la joncțiunea dintre știința materialelor, chimie, fizică, inginerie, medicină și biologie.

Front Cover

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201770088/full

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201602868/full

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201602868/pdf

http://onlinelibrary.wiley.com/store/10.1002/smll.201602868/asset/supinfo/smll201602868-sup-0001-S1.pdf?v=1&s=af37076f007e436268f55bc2774cf90f8f42b097

http://onlinelibrary.wiley.com/store/10.1002/smll.201770088/asset/image_m/smll201770088-gra-0001-m.png?v=1&s=ac3faa61583f9f7185beb71404a78fa66c7fb9a0

Print article Print article Conținutul website-ului utm.md este destinat exclusiv informării publicului larg. Preluarea materialelor se permite în limita a maximum 500 de semne, dar nu mai mult de jumătate din articolul preluat. În aceste condiţii, este obligatorie citarea sursei şi a autorului, iar în cazul portalurilor informaţionale – indicarea linkul ce conduce direct la sursă. Republicarea integrală a conținutului site-ului este interzisă în lipsa unui acord prealabil din partea Universității Tehnice a Moldovei. Pentru a obține acest acord, vă rugăm să ne contactați pe pr@adm.utm.md .