Tecnologia Científica

Códigos de barras nanoscópicos estabelecem um novo limite científico
Imagine encolher esses códigos de barras um milhão de vezes, de escala milimétrica a nanométrica, para que eles possam ser usados ​​dentro de células vivas para rotular, identificar e rastrear os blocos de construção da vida ou, misturados
Por University of Technology, Sydney - 30/11/2020


Diferentes tipos de nanocódigos podem formar uma “biblioteca” para futuras aplicações de sensoriamento em nanoescala. Crédito: University of Technology Sydney

Usar códigos de barras para rotular e identificar itens do dia-a-dia é tão familiar quanto uma ida ao supermercado. Imagine encolher esses códigos de barras um milhão de vezes, de escala milimétrica a nanométrica, para que eles possam ser usados ​​dentro de células vivas para rotular, identificar e rastrear os blocos de construção da vida ou, misturados em tintas para evitar a falsificação. Esta é a fronteira da nanoengenharia, exigindo fabricação e manipulação controlada de nanoestruturas em nível atômico - novas pesquisas fundamentais, publicadas na Nature Communications , mostram as possibilidades e oportunidades à frente.

A colaboração liderada pela University of Technology Sydney (UTS) desenvolveu um método de crescimento nanocristal que controla a direção do crescimento, produzindo camadas finas atômicas programáveis, nanobastões com código de barras arbitrário, com uniformidade morfológica. O resultado são milhões de tipos diferentes de nanocódigos que podem formar uma "biblioteca" para futuras aplicações de sensoriamento em nanoescala.

Os pesquisadores prevêem que tais estruturas de código de barras atrairão um amplo interesse em uma gama de aplicações, como nanocarreadores de informação para bio-nanotecnologia, ciências biológicas , armazenamento de dados, uma vez que são incorporados em uma variedade de matrizes.

O autor principal, Dr. Shihui Wen, disse que a pesquisa fornece uma referência que abrirá o potencial para a engenharia de dispositivos nanofotônicos menores.

"As estruturas do nanobarcodo inorgânico são rígidas e é fácil controlar o composto, a espessura e a precisão da distância entre diferentes segmentos funcionais para códigos de barras geométricos além do limite de difração óptica. Por serem química e opticamente estáveis, os códigos de barras nanoscópicos podem ser usados ​​como transportadores para entrega de drogas e rastreamento na célula, uma vez que a superfície das estruturas do código de barras é posteriormente modificada e funcionalizada com moléculas de sonda e cargas ", disse o Dr. Wen, do Instituto UTS de Materiais e Dispositivos Biomédicos (IBMD).

"Esses dispositivos também são aplicáveis ​​para anti-falsificação de alto nível de segurança quando diferentes lotes deles são misturados com tintas e podem ser prontamente impressos em produtos de alto valor para autenticação."

Dr. Wen

A equipe também teve um avanço adicional com o desenvolvimento de um novo sistema de decodificação em tandem, usando nanoscopia de super-resolução para caracterizar diferentes códigos de barras ópticos dentro do limite de difração.

O autor sênior, UTS IBMD Director, Professor Dayong Jin disse que não havia nenhum sistema comercial disponível para este tipo de imagem de super resolução.

"Tivemos que construir a instrumentação para diagnosticar as funções sofisticadas que podem ser intencionalmente construídas no minúsculo nanorod. Isso, juntos, nos permite desbloquear o potencial adicional de colocar moléculas atômicas onde queremos para que possamos continuar a miniaturizar os dispositivos. pela primeira vez, fomos capazes de usar o sistema de super resolução para sondar, ativar e ler o segmento funcional específico dentro do nanorod.

"Imagine um dispositivo minúsculo , menor que um milésimo da largura de um cabelo humano, e podemos ativar seletivamente uma região específica desse dispositivo, ver as propriedades ópticas, quantificá-las. Esta é a ciência que agora mostra muitas novas possibilidades", disse ele . O professor Jin também é codiretor do Centro de Pesquisa Conjunta UTS-SUStech.

Os pesquisadores prevêem que os dispositivos ópticos em nanoescala desenvolvidos podem ser usados ​​simultaneamente para marcar diferentes espécies celulares.

"Esses dispositivos também são aplicáveis ​​para anti-falsificação de alto nível de segurança quando diferentes lotes deles são misturados com tintas e podem ser prontamente impressos em produtos de alto valor para autenticação." Dr. Wen disse.

 

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