Attività nanobio

Cristina Lenardi

Cimaina , Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano

Outline

• Sintesi e caratterizzazione di materiale nanostrutturato per applicazioni biologiche;

• Microarray di aptameri per biosensori

• Sviluppo di prototipo innovativo per microparticles sorting

• Studio di membrane perovskitiche per segregazione di CO2

• Studio delle proprieta` elettroniche di strati sottili di liquidi ionici

• Breve descrizione attività presso Fondazione Filarete

• Grant attivi

Morphology

Ns-ZrO2 per cultura cellulare

Struttura cristallina

Campione trattato @ 950°C

Campione as-deposited

Struttura elettronica

@ 800°C

@ 600°C

@ 400°C

@ 250°C

@ 100°C

as-dep.

flat

Cellule su campione di biossido di zirconio non trattato termicamente dopo 24h dalla semina

Risultati dell’analisi quantitativa della proliferazione delle cellule

Aptamer array

• FILM MICROPATTERNING WITH EXCIMER LASER: Drilling holes through PNIPAAM based films; final holes’ diameter available 10÷30 mm

WHAT WE HAVE DONE:film production process

EXCIMER LASER SOURCE

Beam Homogenizer

Aluminium mask

Sample

Substrate

Demagnification lens (1:10)

f 100, 200 or 300 mm

9x9 holes matrix ‘mimicking’ multiwells

• Initial Output Energy: 220÷250 mJ

• Repetition Rate: 5 Hz

• Attenuator Position: 0.8

• Numer of Shots: 400÷3200

MACHINING PARAMETERS:

200 mm

200 µm

20 µm

• FREESTANDING MICROPATTERNED FILMS CHARACTERIZATION: Remove film from substrate by using ethanol (or methanol) then place it in a milliQ water bath for two days to wash out unreacted monomer and promote hydration

→ mean holes’ diameter in the swallen state is about 30 mm

WHAT WE HAVE DONE:film characterization

THERMORESPONSITIVITY CHARACTERIZATION (film without constrain):

25° C

100 mm

Mean holes’ diameter = 31 mm 37° C Mean holes’ diameter = 15 mm

100 mm

• Holes diameter decrease of about 50% for PNIPAAM standard mixture for T > LCST

• Changes in de-swelling involve the whole film size (no ‘local’ effect)

• Transition features can be controlled varying cross-linker/co-monomer (e.g. MMA)

• Process is reversible

WHAT WE HAVE DONE:film characterization

• Mechanical constrain (compression) can hinder or change de-swelling behaviour

• FILMS IMPLEMENTATION WITH ‘HARD’ POLYMERIC MATERIAL COMPNENTS :

• Microchannels can be perfused with no leakage

• Filled channels can’t endure external pressure

(e.g. compressed air)

PMMA

PMMA

Hydrogel film Metallic spacers

LEAKAGE TEST DEVICE

THERMORESPONSITIVITY TESTS UNDER CONSTRAIN

Microfluidic channels and ports milled on PMMA bottom surface

25° C 37° C

Studio delle proprieta` elettroniche di ossidi conduttori misti quali le perovskiti (composizione ABO3) (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ, La0.6Sr0.4CoO3-δ, SrCo0.8Fe0.2O3-δ) per separazione di ossigeno

- membrane iono-conduttrici per la separazione dell’ossigeno dall’aria, dove l’ossigeno viene utilizzato per alimentare un gassificatore per ossi-combustione (RSE S.p.A. – Ricerca sul Sistema Energetico)

BSCF5582 dopo 1300h a 780°C.

Mappa WDS Co

Mappa WDS Fe

Impoverimento di Fe a bordo grano e arricchimento in Co (Ba0,6Sr0,4CoO3-δ) [15]

Studio delle proprieta` elettroniche di ossidi conduttori misti quali le perovskiti (composizione ABO3) (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ, La0.6Sr0.4CoO3-δ, SrCo0.8Fe0.2O3-δ) per separazione di ossigeno

ANALISI XPS

ANALISI XPS

Pre-sputtering dopo TT Post-sputtering dopo TT Campione tal quale

Studio delle proprieta` elettroniche di strati sottili di liquidi ionici mediante spettroscopia di fotoemissione

Tissue engineering

Innovative approach for micro-channel fabrication to

induce early vascularization and massive cell growth.

Microchannel

network

+

Porous

scaffold

Porous scaffold with

microchannel-driven

vascularization

Research funded by:

1 mm 500 μm

Microchannel Technology

Micro-channel multilayers in acrylamide gel perfused with different

dyes.

Microchannel network: perfusion test

In vitro tests

MG63 cell line (human osteosarcoma), 21 days culture:

Confocal imaging Histologic characterization

SEM micrograph

Dif

fer.

Pro

life

r.

N

o c

ells

Mesenchymal Stem Cells from sheep bone marrow, 21

days:

In vitro tests

- 2011-2013 Unit coordinator; e-GAP2, The Royal Society (UK)

- 2011-2013 Unit coordinator; The EPSRC Centre for Innovative

Manufacturing in Regenerative Medicine (Loughborough, UK), Title

project: Control of human mesenchymal stem cell differentiation to a

nucleus pulposus phenotype by improving the design of

physiologically relevant in vitro conditions

- 2011-2014 Unit coordinator; FIRB –MIUR, Project title: Oxides at the

nanoscale: multifunctionality and applications.

- 2012-2014 Principal Investigator; Fondazione CARIPLO (bando

Nanoparticles, nanotechnologies and ultrafine particles, 2011), Title

project: Toxicology of chronic exposure to engineered silver

nanoparticles.

- 2012-2014 Principal Investigator; MI.S.E.-ICE-CRUI, Title project:

Realizzazione e valutazione di scaffold biotecnologici di origine

naturale e sintetica per la rigenerazione del tessuto cartilagineo.