Method for providing a molecular sensor, molecular sensor obtained and method for detecting an analyte by means of that molecular sensor

Abstract

A method for providing a capacitive sensor having a molecularly imprinted polymer detection element for detecting a desired analyte, comprising the following steps: - providing a capacitive sensor comprising a pair of electrodes and a sensitive element which is made of polymer material and which is connected to said pair of electrodes, - processing said capacitive sensor in order to pre-functionalize said polymer material of said sensitive element in order to bond at least one functional group to said polymer material of said sensitive element and to obtain a pre-functionalized polymer material, - bonding said pre-functionalized polymer material to a molecularly imprinted polymer (MIP), said molecularly imprinted polymer having at least one receptive site for a desired analyte so as to obtain a capacitive sensor which is provided with a molecularly imprinted polymer detection element suitable for detecting said analyte.

Description

METODO PER PREPARARE UN SENSORE MOLECOLARE, SENSORE MOLECOLARE OTTENUTO E METODO PER RILEVARE UN ANALITA TRAMITE TALE SENSORE MOLECOLARE

[0001] La presente invenzione concerne un sensore capacitivo molecolare contenente un5 polimero a stampo molecolare.

[0002] L’invenzione concerne inoltre un metodo per ottenere un sensore capacitivomolecolare contenente un polimero a stampo molecolare.

[0003] L’invenzione concerne, inoltre un metodo per rilevare un analita tramite un sensorecapacitivo molecolare contenente un polimero a stampo molecolare.10

[0004] Il sensore dell’invenzione è particolarmente idoneo a rilevare particolari analiti, adesempio analiti contenenti un gruppo proteico, in particolare molecole di virus. Tuttavia,opportunamente scegliendo e variando il tipo di polimero a stampo molecolare è possibile ottenere sensori molecolari adatti a rilevare una qualsiasi desiderata specie chimica diinteresse analitico.15

[0005] In generale è noto il problema di realizzare sensori che da una parte siano in gradodi effettuare rilevazioni precise ed affidabili di un particolare analita, e che dall’altro lato consentano di effettuare rilevazioni a costi contenuti. I tipi di rilevazioni effettuate e i sensori utilizzati dipendono dal particolare analita che si desidera rilevare.

[0006] Nell’ambito della presente descrizione con il termine analita si intende in generale20 una specie chimica che deve essere rilevata durante un'analisi chimica o chimico-fisica,indipendentemente dalla natura della specie chimica o dal tipo di rilevazione che viene effettuata per rilevare la presenza di tale analita. Nella presente descrizione un analita è una specie chimica da rilevare, tuttavia, si farà specifico riferimento alla rilevazione dimolecole organiche ed in particolare molecole organiche contenenti un gruppo proteico,25 in particolare di virus.

[0007] I polimeri a stampo molecolare (Molecularly Imprinted Polymer, MIP) sonomateriali polimerici ottenuti mediante la cosiddetta polimerizzazione a stampo molecolare (molecular imprinting polymerization). La polimerizzazione a stampo molecolare è nota nella tecnica e consente di preparare polimeri aventi una catena polimerica provvista di 30 uno più siti recettivi di tipologia anche diversa tra loro ed idonei a legarsi in maniera reversibile con una determinata molecola bersaglio. La tecnica della polimerizzazione a stampo molecolare prevede di realizzare la sintesi del polimero in presenza dellamolecola bersaglio di interesse, detta anche molecola stampo, che agisce come agentetemplante per il polimero. I polimeri a stampo molecolare sono ottenuti polimerizzando, 35 in genere mediante polimerizzazione radicalica, almeno un monomero funzionale con un 1agente reticolante in presenza di una molecola templante, e rimuovendo successivamente la molecola templante dalla matrice polimerica formatasi. Rimuovendola molecola templante dalla matrice polimerica quest’ultima risulta provvista di cavitàconformate in maniera dipendente dal templante utilizzato. Tali cavità agiscono come siti 5 recettivi per il templante stesso, ovverosia sono idonee a ricevere e legare in maniera reversibile la molecola templante. Il templante si lega al polimero a stampo molecolare incorrispondenza dei siti recettivi. Realizzando un polimero con la tecnica della polimerizzazione a stampo molecolare si ottengono polimeri aventi cavità definite nellamatrice polimerica ed aventi un'affinità specifica per una desiderata molecola. Tali cavità10 agiscono come siti ricettivi per legare la molecola scelta come molecola templante nel processo di sintesi. Il processo di produzione di tali polimeri prevede l'avvio della polimerizzazione dei monomeri desiderati in presenza di una molecola templante che viene successivamente estratta dalla matrice polimerica, lasciando nella matricepolimerica cavità che sono complementari alla molecola templante. Tali cavità sono 15 pertanto particolarmente idonee ad accogliere e legare una particolare molecola, indicata come molecola bersaglio. Tali polimeri hanno, pertanto, un’elevata affinità per legare la determinata molecola bersaglio per la quale sono stati realizzati.

[0008] Ciascun polimero a stampo molecolare, in virtù della sua elevata selettività per lamolecola o le molecole bersaglio per la / le quale / i è stato progettato, può essere altamente20 specifico per un desiderato analita, o per una classe precisa di analiti. Per tale ragione ipolimeri a stampo molecolare sono utilizzati nello stato della tecnica come elementi di riconoscimento in sensori chimici per la determinazione di determinati analiti. In tali sensori chimici, il legame della molecola bersaglio con il polimero a stampo molecolarespecifico, genera un segnale misurabile mediante sistemi di trasduzione, ad esempio di25 tipo ottico oppure elettrico. Variando la molecola templante utilizzata nella fase dipolimerizzazione del polimero a stampo molecolare ed i relativi monomeri funzionali, varia la molecola, o le molecole, che il polimero a stampo molecolare ottenuto sarà ingrado di legare in corrispondenza dei propri siti recettivi. Pertanto, si possono ottenerepolimeri a stampo molecolare idonei a legare una determinata molecola, o determinate30 molecole.

[0009] Con il termine elemento sensibile, o elemento di rilevazione, si intende la parte diun sensore atta ad effettuare la rilevazione desiderata. L’elemento sensibile è configurato in modo da variare una sua proprietà, per esempio la costante dielettrica, o indice dirifrazione, in funzione della variazione di un determinato parametro o della presenza / 35 concentrazione di un particolare analita. L’elemento sensibile di un sensore è configurato 2per interagire con l’analita da rilevare, in particolare per legarsi all’analita da rilevare o percoordinare l’analita da rilevare. Tale interazione provoca la variazione di almeno una proprietà fisica o chimico-fisica dell’elemento sensibile che consente la rilevazione dell’analita desiderato. 5

[0010] Sono noti nella tecnica sensori capacitivi, ovverosia sensori aventi lacapacità di misurare una grandezza conduttiva, o avente una costante dielettricadifferente da quella dell’aria. I sensori capacitivi sono largamente utilizzati in varie applicazioni, per esempio, come sensori di umidità per rilevare l’umidità di un ambiente. I sensori capacitivi possono avere varie strutture. In termini generali i sensori capacitivi10 comprendono un capacitore, un elemento sensibile accoppiato al capacitore posizionatoin modo da interagire con l’ambiente esterno e un sistema di misura operativamente connesso al capacitore.

[00011] In una versione il capacitore comprende una coppia di piastre in materialeconduttivo agenti da elettrodi, tra le quali è interposto un elemento sensibile realizzato in15 materiale dielettrico. In altre versioni, il capacitore comprende una pluralità di elementi inmateriale conduttivo che sono interdigitati a formare una struttura a pettine sulla quale è applicato l’elemento sensibile.

[00012] Sono noti, inoltre, sensori capacitivi microelettronici che comprendono unastruttura di supporto comprendente un chip, ovverosia ad un’interfaccia di un circuito20 integrato (IC) idonea a ricevere un’informazione dall’elemento sensibile e fornire un segnale digitale al sistema di misura. Il sistema di misura comprende un microprocessore, un amplificatore capacitivo, che converte la variazione capacitiva del sensore in un segnale di tensione analogico e un convertitore analogico-digitale che viene utilizzato per generare le informazioni digitali. Il chip comprende un wafer di silicio su cui sono applicate25 le piastre del capacitore ed un elemento sensibile realizzato solitamente in materialepolimerico applicato sulle piastre del capacitore. Le piastre del capacitore agiscono daelettrodi del sensore. Le piastre del capacitore sono solitamente realizzate in materiale metallico e rivestite da uno strato di rivestimento atto a proteggere il materiale delle piastre da fenomeni di corrosione. Solitamente lo strato di rivestimento è realizzato in30 ossido di Silicio, o ossido di Titanio o anche Alluminio.

[00013] In una versione l’elemento sensibile è realizzato in materiale dielettrico ditipo polimerico. Il materiale dielettrico dell’elemento sensibile ha una costante dielettrica che varia al variare delle condizioni al contorno, per esempio dell’umidità dell’ambiente di rilevazione. La variazione di costante dielettrica del materiale sensibile viene convertita35 dal circuito integrato del sensore capacitivo in un segnale elettrico. Nei sensori capacitivi3microelettronici, è previsto, inoltre, un circuito integrato di rilevazione idoneo a trasformare il segnale generato dall’elemento sensibile in un segnale digitale. Gli elettrodi del capacitore sono operativamente collegati al circuito integrato di rilevazione in modo da trasmettere il segnale generato dall’elemento sensibile al sistema di misura. Gli5 elettrodi possono essere parte di un circuito integrato, chip, per trasformare il segnale derivante dalla variazione delle proprietà dielettriche dell’elemento sensibile in un segnale rilevabile e misurabile da un idoneo sistema di misura.

[00014] Sono noti, inoltre, sensori di umidità, ovverosia sono sensori idonei arilevare l’umidità di un ambiente, tali sensori possono essere sensori capacitivi, elettrici, 10 resistivi. I sensori di umidità di tipo capacitivo sono dispositivi in grado di rilevare direttamente una variazione di umidità attraverso una relazione funzionale tra l’umidità relativa e una proprietà fisica misurata direttamente su un elemento sensibile del sensorestesso. L’elemento sensibile è realizzato in un materiale avente una costante dielettricache varia al variare dell’umidità dell’ambiente di rilevazione. L’esposizione all’ambiente 15 aereo permette l’instaurazione di un equilibrio igrometrico tra il materiale dielettrico dell’elemento sensibile e l’atmosfera ambientale sovrastante. Tale condizione modifica la permittività relativa del materiale dielettrico dell’elemento sensibile. Quando l’umidità nell’aria aumenta, la costante dielettrica dell’elemento sensibile cresce, producendo una misura differente della capacità del condensatore, che corrisponde al livello di umidità20 relativa. Al variare della costante dielettrica varia la capacità del capacitore formato dagli elettrodi e viene, pertanto, generato un segnale elettrico che viene trasmesso al sistemadi misura.

[00015] L’elemento sensibile dei sensori capacitivi può essere realizzato inmateriale polimerico.25

[0016] Sono noti, inoltre, sensori ottici contenenti un polimero a stampo molecolarefissato su una fibra ottica. Tali sensori possono essere preparati per esempio comedescritto nella pubblicazione Cennamo et al., Sensor and Actuators B, 188 (2013), 221- 226, a partire da una fibra ottica plastica (indicata come POF) avente un core (nucleo) inpolimetilmetacrilato (PMMA) e un cladding (rivestimento esterno) realizzato con un 30 polimero fluorurato. Ciascun sensore ottico comprende una piattaforma in resina in cui viene definito un recesso nel quale viene alloggiata la fibra ottica per mantenerla stabilmente fissata alla piattaforma. Una parte del rivestimento esterno della fibra ottica viene rimosso per lasciare esposta una porzione del core della fibra ottica su cui vengonodepositati in successione uno strato di materiale fotoresistente (microposit S1813) ed uno 4strato di oro. Sullo strato di oro viene depositato o fatto crescere uno strato di polimero astampo molecolare.

[00017] In EP 3502152 viene descritto un sensore ottico del tipo indicato sopra checomprende un polimero a stampo molecolare idoneo alla rilevazione dei PFAS. 5

[0018] In WO2021 / 260566 viene descritto un sensore ottico del tipo indicato soprache comprende un polimero a stampo molecolare idoneo a rilevare le molecole di COVID- 19.

[00019] Tali sensori, tuttavia, non sono idonei ad essere usati in un qualsiasiambiente di rilevazione, In particolare tali sensori non possono essere interrogati 10 direttamente in aria, ma devono essere utilizzati immersi in un solvente acquoso. Ciò ne limita l’utilizzo a particolari ambienti di rilevazione. Inoltre, è necessario prenderedeterminati accorgimenti per garantire un corretto utilizzo di tali sensori. Tali sensori hanno pertanto un tempo di risposta non sempre compatibile con la necessità di effettuare misure in tempo reale in aria.15

[0020] Sono noti, inoltre sensori con elemento sensibile di tipo molecolare ma diorigine non sintetica, per esempio enzimi o anticorpi, frammenti di DNA, aptameri, ecc.. Tali sensori, tuttavia, hanno un costo considerevole e richiedono che vengano presiparecchi accorgimenti per garantirne il corretto funzionamento. In particolare, ènecessario regolare il pH, la Temperatura di rilevazione, ecc. Inoltre, tali sensori hanno20 una durata limitata poiché degradano facilmente nel tempo.

[00021] Tali accorgimenti, tuttavia, oltre a rendere il prodotto finale molto costoso,non sono sempre attuabili. Infatti, l’utilizzo di recettori biologici molto spesso non è compatibile con applicazioni in ambienti diversi dal laboratorio oltre al fatto che la loro conservazione richiede attenzioni particolari.25

[0022] Resta pertanto l’esigenza di fornire sensori idonei a rilevare un desideratoanalita che abbiano un costo limitato e che consentano al contempo di ottenere rilevazioni affidabili in vari ambienti di rilevazione ed in tempi ridotti.

[00023] Uno scopo dell’invenzione è, pertanto, quello di fornire un sensore che siaaffidabile nella rilevazione di un determinato analita, robusto e che abbia un costo limitato.30

[0024] Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un sensore che siasemplice da realizzare.

[0025] Un altro scopo è fornire un sensore che sia selettivo e specifico per unparticolare analita, o gruppo di analiti, in modo da fornire rilevazioni affidabili e precise.

[0026] Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un metodo di rilevazione di35 un analita che sia semplice affidabile e riproducibile. 5

[0027] Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un sensore per rilevareanaliti di interesse che sia semplice da utilizzare economico ed attendibile.

[00028] Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un sensore per rilevaremolecole contenenti almeno un gruppo proteico che sia semplice da utilizzare economico5 ed attendibile.

[00029] Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un sensore per rilevaremolecole di virus che sia semplice da utilizzare economico ed attendibile.

[00030] Un ulteriore scopo è fornire un sensore che possa essere utilizzato in ariao in un desiderato ambiente di rilevazione.10

[0031] In un primo aspetto dell’invenzione viene fornito un metodo per realizzareun sensore capacitivo avente un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita.

[00032] Preferibilmente detto metodo comprende fornire un sensore capacitivocomprendente una coppia di elettrodi ed un elemento sensibile in materiale polimerico15 accoppiato a detta coppia di elettrodi.

[0033] Preferibilmente detto elemento sensibile è posizionato in modo da esserealmeno parzialmente accessibile dall’esterno.

[00034] Preferibilmente detto metodo comprende trattare detto sensore capacitivoper pre-funzionalizzare detto materiale polimerico di detto elemento sensibile per legare20 almeno un gruppo funzionale a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile eottenere un materiale polimerico pre-funzionalizzato.

[00035] Preferibilmente detto metodo comprende legare detto materiale polimericopre-funzionalizzato ad un polimero a stampo molecolare (MIP) detto polimero a stampomolecolare avendo almeno un sito recettivo per un desiderato analita in modo da ottenere25 un sensore capacitivo provvisto di un elemento di rilevazione polimerico a stampomolecolare idoneo a rilevare detto analita.

[00036] In un secondo aspetto dell’invenzione viene fornito un metodo per realizzareun sensore capacitivo avente un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita.30

[0037] Preferibilmente detto metodo comprende fornire un sensore capacitivocomprendente una coppia di elettrodi, detti elettrodi essendo almeno parzialmente rivestiti con uno strato di rivestimento.

[00038] Preferibilmente detto strato rivestimento è posizionato in modo da esserealmeno parzialmente accessibile dall’esterno. 6

[0039] Preferibilmente detto metodo comprende trattare detto sensore capacitivoper pre-funzionalizzare detto materiale di detto strato di rivestimento per legare almeno un gruppo funzionale al materiale di detto strato di rivestimento.

[00040] Preferibilmente detto metodo comprende legare detto materiale di detto5 strato di rivestimento in pre-funzionalizzato ad un polimero a stampo molecolare (MIP)detto polimero a stampo molecolare avendo almeno un sito recettivo per un desiderato analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare un desiderato analita.

[00041] In un terzo aspetto dell’invenzione viene fornito un metodo per realizzare10 un sensore capacitivo avente un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita.

[00042] Preferibilmente detto metodo comprende fornire un sensore capacitivocomprendente una coppia di elettrodi ed un elemento sensibile in materiale polimerico accoppiato a detta coppia di elettrodi.15

[0043] Preferibilmente detto elemento sensibile è posizionato in modo da esserealmeno parzialmente accessibile dall’esterno.

[00044] Preferibilmente detto metodo comprende trattare detto sensore capacitivoper pre-funzionalizzare detto materiale polimerico di detto elemento sensibile per legare almeno un gruppo funzionale a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile e 20 ottenere un materiale polimerico pre-funzionalizzato.

[00045] Preferibilmente detto metodo comprende preparare una miscelapolimerizzabile comprendente: almeno un monomero funzionale polimerizzabile; almeno un composto templante comprendente detto analita, almeno un agente reticolante; almeno un iniziatore di polimerizzazione.25

[0046] Preferibilmente detto metodo comprende mettere in contatto detta miscelapolimerizzabile con detto materiale polimerico pre-funzionalizzato.

[00047] Preferibilmente detto metodo comprende polimerizzare detta miscelapolimerizzabile per ottenere un polimero reticolato contenente detto analita legato a dettomateriale polimerico pre-funzionalizzato.30

[0048] Preferibilmente detto metodo comprende rimuovere detto analita da dettopolimero reticolato per ottenere un polimero a stampo molecolare avente almeno un sito recettivo di detto analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di unelemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare un desiderato analita. 7

[0049] In un quarto aspetto dell’invenzione viene fornito un metodo per realizzareun sensore capacitivo avente un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita.

[00050] Preferibilmente detto metodo comprende fornire un sensore capacitivo5 comprendente una coppia di elettrodi, rivestiti con uno strato di rivestimento.

[00051] Preferibilmente detto strato rivestimento è posizionato in modo da esserealmeno parzialmente accessibile dall’esterno.

[00052] Preferibilmente detto metodo comprende trattare detto sensore capacitivoper pre-funzionalizzare detto strato di rivestimento per legare almeno un gruppo10 funzionale al materiale di detto strato di rivestimento per ottenere uno strato dirivestimento pre- funzionalizzato.

[0053] Preferibilmente detto metodo comprende preparare una miscelapolimerizzabile comprendente: almeno un monomero funzionale polimerizzabile; almeno un composto templante comprendente detto analita, almeno un agente reticolante;15 almeno un iniziatore di polimerizzazione.

[00054] Preferibilmente detto metodo comprende mettere in contatto detta miscelapolimerizzabile con detto rivestimento pre- funzionalizzato.

[0055] Preferibilmente detto metodo comprende polimerizzare detta miscelapolimerizzabile per ottenere un polimero reticolato contenente detto analita legato a detto20 strato di rivestimento pre-funzionalizzato.

[00056] Preferibilmente detto metodo comprende rimuovere detto analita da dettopolimero reticolato per ottenere un polimero a stampo molecolare avente almeno un sito ricettivo di detto analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di unelemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare un desiderato25 analita.

[00057] In un quinto aspetto dell’invenzione viene fornito un sensore capacitivo attoa rilevare un desiderato analita comprendente una coppia di elettrodi, un elemento dirilevazione in materiale polimerico accoppiato a detti elettrodi, in cui detto elemento dirilevazione comprende un polimero a stampo molecolare avente almeno un sito recettivo30 per detto desiderato analita.

[00058] Preferibilmente detto elemento di rilevazione è posizionato in modo daessere almeno parzialmente accessibile dall’esterno.

[00059] In un sesto aspetto dell’invenzione viene fornito un metodo per rilevare unanalita in un ambiente di rilevazione. 8

[0060] Preferibilmente detto metodo di rilevazione comprende predisporre unsensore capacitivo a stampo molecolare comprendente una coppia di elettrodi, un elemento di rilevazione realizzato in materiale polimerico accoppiato a detti elettrodi, in cui detto elemento di rilevazione comprende un polimero a stampo molecolare avente 5almeno un sito recettivo per detto analita da rilevare.

[0061] Preferibilmente detto elemento di rilevazione è posizionato in modo daessere almeno parzialmente accessibile dall’esterno.

[00062] Preferibilmente detto metodo comprende posizionare detto sensorecapacitivo in detto ambiente di rilevazione in modo che detto analita possa entrare in 10 contatto con detto elemento di rilevazione e possa accoppiarsi a detto almeno un sito ricettivo di detto polimero a stampo molecolare.

[00063] Preferibilmente detto metodo comprende rilevare la presenza di dettoanalita in detto ambiente di rilevazione tramite una variazione di capacità di detto sensorecapacitivo causata da un’interazione tra detto analita e detto polimero a stampo15 molecolare.

[00064] Grazie all’invenzione è possibile ottenere un sensore capacitivo idoneo arilevare la presenza di un desiderato analita.

[00065] Il sensore dell’invenzione è in particolare adatto a rilevare un analita in undesiderato ambiente di rilevazione, in particolare in aria.20

[0066] Grazie all’invenzione, si ottiene un sensore altamente affidabile nellarilevazione di un desiderato analita. Inoltre, si ottiene un sensore che è economico e facileda preparare ed utilizzare.

[00067] Si ottiene inoltre un sensore di dimensioni estremamente limitate che puòessere incorporato in un desiderato sistema di analisi.25

[0068] Il sensore dell’invenzione è particolarmente robusto e semplice darealizzare e da utilizzare e non richiede che vengano presi accorgimenti particolari.

[00069] Inoltre, si ottiene un sensore che consente di realizzare una misuraaffidabile in tempo reale.

[00070] Il sensore capacitivo a stampo molecolare dell’invenzione consente di30 rilevare la presenza di un desiderato analita per il quale il polimero a stampo molecolare è stato specificamente creato. Quando l’analita da rilevare è presente nell’ambiente di rilevazione ed entra in contatto con il polimero a stampo molecolare del sensore capacitivo dell’invenzione, l’analita interagisce con i gruppi funzionali all’interno di un sitoricettivo del polimero a stampo molecolare e si lega in maniera reversibile al polimero35 stampo molecolare. 9

[0071] Si realizza un sensore avente un polimero a stampo molecolare provvistodi almeno un sito ricettivo idoneo ad accogliere e legare l’analita desiderato. Pertanto,tale analita si lega al polimero a stampo molecolare e ciò causa una variazione della costante dielettrica dell’elemento di rilevazione. Tale variazione della costante dielettrica 5 genera una variazione della capacità del sensore capacitivo che può essere misurata tramite opportuni sistemi di misura. Si misura in tal modo la presenza e la concentrazionedell’analita rilevato.

[00072] Il polimero a stampo molecolare è legato al materiale polimericodell’elemento sensibile o allo strato di rivestimento. Il polimero a stampo molecolare è,10 pertanto, accoppiato agli elettrodi direttamente, o tramite il materiale polimericodell’elemento sensibile o tramite lo strato di rivestimento. In ogni caso la variazione dicaratteristiche, in particolare di costante dielettrica, del polimero a stampo molecolareviene trasmessa agli elettrodi e rilevata come variazione di capacità del sensore. Ilmateriale polimerico dell’elemento sensibile è accoppiato agli elettrodi in modo da essere15 almeno parzialmente accessibile dall’esterno per poter essere perturbato dalle condizioni rilevazione. Analogamente, il polimero a stampo molecolare è accessibile all’esterno inmodo che l’analita di interesse possa interagire e legarsi con il polimero a stampo molecolare.

[00073] La variazione di capacità del sensore capacitivo viene trasformata tramite20 opportuni sistemi di trasformazione in modo da poter essere misurata da sistemi di misuranoti nel settore ed utilizzati nelle rilevazioni con sensori capacitivi. In tal modo, si generaun segnale che può essere misurato.

[00074] Grazie ad alcuni aspetti dell’invenzione è possibile trasformare in manierasemplice un sensore capacitivo esistente, per esempio un sensore capacitivo di umidità, 25 in un sensore chimico destinato a rilevare la presenza di un desiderato analita in un desiderato ambiente di rilevazione.

[00075] Grazie ad alcuni aspetti dell’invenzione è possibile mettere a disposizioneun sensore capacitivo idoneo a rilevare la presenza di un desiderato analita in un desiderato ambiente di rilevazione. È possibile utilizzare tecnologie note ed affidabili per30 realizzare rilevazioni precise di un analita.

[00076] Grazie all’invenzione è possibile modificare un sensore esistente, inparticolare un sensore capacitivo di umidità per trasformarlo in un sensore chinico idoneo a rilevare la presenza di un determinato analita.

[00077] Grazie all’invenzione si ottiene un elemento di rilevazione altamente35 specifico per un desiderato analita e, quindi, idoneo a realizzare misurazioni precise ed10affidabili. Variando la molecola templante si varia in maniera semplice ad agevole il tipodi analita da rilevare con il sensore dell’invenzione.

[00078] I polimeri a stampo molecolare sono essere legati chimicamentedirettamente al materiale degli elettrodi, o ad un ulteriore materiale polimerico in5 particolare al materiale polimerico dell’elemento sensibile o allo strato di rivestimento, ottenendo in ogni caso un sensore idoneo a rilevare la presenza di un desiderato analita.

[00079] Il sensore capacitivo ottenuto è affidabile e ha costo limitato.

[0080] Opportunamente variando la molecola templante e, quindi, laconfigurazione dell’almeno un sito ricettivo del polimero a stampo molecolare, può essere10 realizzato un sensore capacitivo idoneo a rilevare un desiderato analita o un desideratogruppo di analiti.

[00081] Inoltre, i sensori capacitivi a stampo molecolare dell’invenzione possonoessere rigenerati e riutilizzati innumerevoli volte. I sensori dell’invenzione possono essere trattati in modo da rimuovere l’analita dai siti recettivi del polimero a stampo molecolare15 in modo da generare nuovamente i siti recettivi nel polimero a stampo molecolareottenendo, quindi, nuovamente, un polimero a stampo molecolare idoneo a legare undesiderato analita.

[00082] Il polimero a stampo molecolare utilizzato nei sensori dell’invenzione è ingrado di scambiare reversibilmente il desiderato analita per cui è stato sintetizzato,20 ovverosia è configurato per legare in maniera reversibile detto analita nei propri sitirecettivi, e nel contempo è configurato per cambiare le sue proprietà fisiche in funzione della concentrazione degli analiti legati nei siti recettivi. Pertanto, l’elemento di rilevazionedei sensori dell’invenzione è in grado di rilevare variazioni di permettività in funzione della concentrazione dell’analita legato.25

[0083] È pertanto possibile effettuare rilevazioni semplici e specifiche.

[0084] Il polimero a stampo molecolare è legato chimicamente all’elementosensibile o rispettivamente all’elemento di rivestimento, preferibilmente tramite un legame di tipo covalente.

[00085] In tal modo il polimero a stampo molecolare è saldamente legato alla30 struttura del sensore. Ciò ostacola la separazione del polimero a stampo molecolare dal sensore rendendo il sensore ottenuto con il metodo dell’invenzione particolarmente robusto e affidabile. A seconda del polimero a stampo molecolare da utilizzare o da generare viene scelto il tipo di prefunzionalizzazione dell’elemento sensibile o rispettivamente dell’elemento di rivestimento in modo da ottimizzare il legame tra 35 polimero a stampo molecolare e rispettivamente l’elemento sensibile o l’elemento di 11rivestimento. Viceversa è possibile scegliere a composizione chimica del polimero a stampo molecolare o i monomeri del polimero a stampo molecolare in base alle caratteristiche dell’elemento sensibile o rispettivamente dell’elemento di rivestimento per ottimizzare il legame tra polimero a stampo molecolare e l’elemento sensibile o 5 rispettivamente l’elemento di rivestimento.

[00086] La presente invenzione, in almeno uno dei suddetti aspetti, può presentarealmeno una delle ulteriori caratteristiche preferite indicate di seguito.

[00087] Nella presente descrizione si intende che un primo elemento è accoppiatoad un secondo elemento quando il primo elemento è applicato sul secondo elemento con 10 contatto diretto, ma anche quando non vi è contatto diretto tra primo e secondo elemento ma il primo ed il secondo elemento sono accoppiati operativamente. In particolare, l’elemento di rilevazione è accoppiato agli elettrodi sia quando è applicato direttamente sugli elettrodi sia quando è operativamente accoppiato agli elettrodi in modo che unavariazione di proprietà dell’elemento di rilevazione raggiunga gli elettrodi.15

[0088] L’accoppiamento operativo consente la rilevazione della variazione dellaconstante dielettrica del sensore al variare della concentrazione dell’analita di interesse.

[00089] Nella presente descrizione si intende che un primo elemento è legato ad unsecondo elemento quando viene realizzato un legame di tipo chimico tra il primo elemento ed il secondo elemento, preferibilmente un legame chimico di tipo covalente.20

[0090] Con il termine gruppo funzionale si intende un gruppo funzionale a legarsiad un materiale, quale ad esempio il materiale polimerico dell’elemento sensibile o ilmateriale dello strato di rivestimento, preferibilmente tramite un legame covalente.Preferibilmente, detti elettrodi sono configurati per formare due piastre di un capacitore.

[0091] Preferibilmente detto sensore capacitivo è un sensore di umidità.25

[0092] In tal modo grazie all’invenzione è possibile trasformare un sensorecapacitivo di umidità in un sensore chimico. In particolare è possibile modificare l’elemento sensibile del sensore capacitivo di umidità per legarlo tramite legame chimico covalente ad un polimero a stampo molecolare, ottenendo un sensore di tipo chimico in cui l’elemento di rilevazione è stabilmente legato alla struttura del sensore.30

[0093] Preferibilmente, detto sensore capacitivo comprende un’interfaccia dicircuito integrato (IC) configurata per ricevere le informazioni dall’elemento di rilevazione efornire un segnale digitale ad un sistema di misura.

[0094] In alcune versioni preferite il sistema di misura è integrato nel sensorecapacitivo. 12

[0095] In altre versioni preferite il sistema di misura è disposto esternamente alsensore capacitivo ed operativamente collegato al circuito integrato.

[00096] Preferibilmente gli elettrodi sono integrati nel circuito integrato.

[0097] Preferibilmente il sensore capacitivo comprende un sistema di misura per5 misurare il segnale digitale fornito dal circuito integrato.

[00098] Preferibilmente detto circuito integrato comprende almeno un chip a cui èaccoppiato detto elemento di rilevazione.

[00099] Preferibilmente detto circuito integrato comprende un amplificatorecapacitivo a basso rumore accoppiato all’elemento di rilevazione e che riceve il segnale10 di impedenza dall’elemento di rilevazione e lo converte in un segnale analogico divoltaggio. [000100] Preferibilmente detto circuito integrato comprende un convertitoreanalogico- digitale che riceve il segnale analogico di voltaggio dall’amplificatorecapacitivo e lo converte in segnale digitale.15 [000101] Preferibilmente detto sensore comprende un microprocessoreoperativamente accoppiato al capacitore. [000102] Preferibilmente il convertitore analogico- digitale è accoppiato ad unsistema di filtraggio per filtrare il segnale e digitale. [000103] Preferibilmente detto sensore capacitivo comprende un resistore per20 riscaldare detti elettrodi. La previsione del resistore consente di poter utilizzare il sensore anche in ambienti umidi senza compromettere la rilevazione. [000104] Preferibilmente detto metodo comprende calibrare detto sensore capacitivoa stampo molecolare. [000105] Preferibilmente detto calibrare comprende una fase di calibrazione per25 convertire il segnale ADC 16-bit in concentrazione molecolare di un analita. [000106] Preferibilmente detto sensore capacitivo comprende una coppia di elettrodied un elemento sensibile in materiale polimerico accoppiato a detta coppia di elettrodi, detto metodo comprendendo trattare detto sensore capacitivo per rimuovere detto elemento sensibile in modo da esporre detti elettrodi di detto sensore capacitivo.30 [000107] Preferibilmente detti elettrodi sono mutuamente affacciati in modo dadefinire due piastre di un condensatore, detto elemento sensibile essendo interposto tra dette piastre del condensatore.[000108] In alcune forme di realizzazione preferite almeno una di dette piastrecomprende almeno un foro passante aperto verso l’esterno, detto elemento sensibile13essendo previsto all’interno di detto ameno un foro passante in modo da essere almeno parzialmente accessibile dall’esterno. [000109] In alcune forme di realizzazione preferite almeno una di dette piastrecomprende una pluralità di fori passanti aperti verso l’esterno, detto elemento sensibile5 essendo previsto all’interno di detti fori passanti di detta pluralità di fori passanti in modo da essere almeno parzialmente accessibile dall’esterno. [000110] L’elemento sensibile è pertanto posizionato tra le due piastre e attraversouna delle piastre in modo da raggiungere la superficie esterna della piastra, ovverosia la superficie contrapposta all’altra piastra ed essere accessibile almeno parzialmente 10 dall’esterno. Ciò consente di facilitare le operazioni di prefunzionalizzazione dell’elemento sensibile e di facilitare la creazione del legame tra polimero a stampo molecolare ed elemento sensibile. [000111] Preferibilmente detti elettrodi sono realizzati in metallo.[000112] In alcune versioni detti elettrodi comprendono uno strato di rivestimento atto15 a rivestire almeno parzialmente la superficie di detti elettrodi per proteggere detti elettrodi. [000113] Preferibilmente detto strato di rivestimento è realizzato in ossido di silicio(SiO2), ossido di Titanio o in Alluminio. [000114] Preferibilmente detto legare comprende formare legami chimici,preferibilmente legami chimici covalenti, tra detto materiale polimerico pre-funzionalizzato20 di detto elemento sensibile e detto polimero a stampo molecolare. [000115] Preferibilmente detto legare comprende formare legami chimici,preferibilmente legami chimici covalenti, tra detto materiale di detto strato di rivestimento pre-funzionalizzato e detto polimero a stampo molecolare. [000116] Preferibilmente detto legare comprende formare legami chimici,25 preferibilmente legami chimici covalenti tra detti chip e detto polimero a stampomolecolare. [000117] In alcune versioni preferite detto legare comprende una fase o di condurreuna reazione chimica che comporta la formazione di un legame di tipo chimico, in particolare un legame di tipo covalente tra detto materiale polimerico pre-funzionalizzato30 di detto elemento sensibile e detto polimero a stampo molecolare o tra detto materiale di detto strato di rivestimento pre-funzionalizzato e detto polimero a stampo molecolare. [000118] In alcune forme di realizzazione preferite detto mettere in contatto dettamiscela polimerizzabile con detto rivestimento pre-fuzionalizzato o con detto materiale polimerico pre-funzionalizzato comprende immergere detto materiale polimerico pre-14funzionalizzato, o detto strato di rivestimento pre-fuzionalizzato in detta miscelapolimerizzabile. [000119] In alcune forme di realizzazione preferite detto mettere in contatto dettamiscela polimerizzabile con detto rivestimento pre-fuzionalizzato o con detto materiale 5 polimerico pre-funzionalizzato comprende applicare detta miscela polimerizzabile su detto elemento sensibile pre-funzionalizzato, o su detto strato di rivestimento pre-funzionalizzato. [000120] In alcune forme di realizzazione preferite detto mettere in contatto dettamiscela polimerizzabile con detto rivestimento pre-fuzionalizzato o con detto materiale10 polimerico pre-funzionalizzato comprende depositare detta miscela polimerizzabile sudetto strato di rivestimento pre-fuzionalizzato o su detto materiale polimerico pre-funzionalizzato. [000121] Preferibilmente detto depositare comprende depositare un film di dettamiscela polimerizzabile su detto rivestimento pre-fuzionalizzato, o su detto materiale15 polimerico pre-funzionalizzato. [000122] Preferibilmente detto depositare comprende spruzzare detta miscelapolimerizzabile su detto rivestimento pre-fuzionalizzato, o su detto materiale polimericopre-funzionalizzato. [000123] In alcune forme di realizzazione preferite detto depositare può essere20 realizzato con una qualsiasi delle tecniche note all'esperto del ramo, quali deposizione a goccia (drop-coating), spruzzatura, immersione, rivestimento per rotazione (spin coating). [000124] In alcune forme di realizzazione preferite detto materiale polimerico di dettoelemento sensibile comprende poliimmide. [000125] In alcune forme di realizzazione preferite detto materiale polimerico di detto25 elemento sensibile è poliimmide. [000126] In alcune forme di realizzazione detto elemento sensibile è uno strato dimateriale polimerico applicato tra la coppia di elettrodi in modo da essere almeno parzialmente accessibile dall’esterno [000127] La Richiedente ha verificato che l’utilizzo della poliimmide consente di30 ottimizzare la struttura del sensore ottenuto ottimizzando la formazione dei legami covalenti tra il polimero a stampo molecolare e l’elemento sensibile. Ciò consente di contrastare o addirittura di evitare la separazione del polimero a stampo molecolare dalla struttura del sensore. [000128] Accoppiando il polimero a stampo molecolare allo strato di poliimmide, è35 possibile ottenere un sensore di rilevazione più robusto e che è idoneo in particolare a 15tollerare stress termici e chimici che possono derivare dall’utilizzo del sensore per la rilevazione o da fenomeni di riscaldamento. Si genera un’interfaccia tra polimero a stampo molecolare e trasduttore capacitivo che è intervallata da uno strato di poliimmide che, nei sensori capacitivi di umidità non modificati, è l’elemento sensibile appunto 5all’acqua. D’altra parte lo strato di poliimide è ancorato in maniera stabile e tramiteprocessi consolidati ai semiconduttori e tramite processi largamente utilizzati nella realizzazione di sensori capacitivi. [000129] La Richiedente ha rilevato che l’uso della poliimide consente di realizzaresensori stabili e robusti in cui il polimero a stampo molecolare è stabilmente ancorato 10 tramite legami chimici covalenti alla poliimide. Si evitano pertanto fenomeni di separazione del polimero a stampo molecolare dal sensore. D’altra parte la poliimmide è idonea ad essere fissata alle piastre del capacitore in maniera stabile. [000130] Lo strato di poliimide può essere creato tramite spin coating del precursore(spesso poli(amic) acid), e successivamente sottoponendo il precursore a riscaldamento 15 a temperature comprese tra 100-150°C e curing a temperature comprese tra 300-400°C. [000131] Alternativamente lo strato di poliimmide può essere creato tramite spraycoating di soluzione di precursore di poliimmide. [000132] Alternativamente lo strato di poliimmide può essere creato tramite dipcoating.20 [000133] Alternativamente lo strato di poliimmide può essere creato tramite inkjet / microdispensing. [000134] Alternativamente lo strato di poliimmide può essere creato tramite vapordeposition. [000135] In ogni caso dopo aver formato un primo strato di precursore di poliimide lo25 strato ottenuto viene sottoposto a riscaldamento a temperature di riscaldamento di circa 100–150°C e successivamente ad essiccazione e quindi ad una fase di rimozione disolventi residui. Successivamente il sistema contenente lo strato di precursore di poliimide viene portato ad una temperatura compresa tra circa 200–300°C per realizzare la reazione di imidizzazione, ovverosia una reazione intramolecolare dove avviene la30 reazione tra i gruppi amide e carbossilici (-COOH + -NH- ^ -CO-N- (imide) + H2O). Infineil sistema viene mantenuto ad una temperatura di 300–400°C per favorire il completamento della reazione di imidizzazione e la formazione di poliimmide. In questo modo la poliimide è stabilmente ancorata alle piastre del capacitore. [000136] Preferibilmente detta poliimmide è una poliimmide aromatica.16[000137] In alcune forme di realizzazione preferite detto materiale polimerico di dettoelemento sensibile è un poli-metil metacrilato, (PMMA). [000138] In alcune forme di realizzazione preferite detto materiale polimerico di dettoelemento sensibile è un acetato butirrato di cellulosa. 5[000139] In alcune forme di realizzazione preferite detto materiale polimerico di dettoelemento sensibile è un polietilentereftalato. [000140] Opportunamente scegliendo il monomero o i monomeri del polimero astampo molecolare in base al tipo di materiale polimerico dell’elemento sensibile è possibile legare in maniera stabile il polimero a stampo molecolare all’elemento sensibile,10 ottenendo un sensore robusto e stabile. [000141] In alcune versioni preferite detto pre-funzionalizzare comprende trattaredetto elemento sensibile con un composto reattivo in modo da legare detto gruppofunzionale a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile.[000142] In alcune versioni preferite detto pre-funzionalizzare comprende trattare15 strato di rivestimento con un composto reattivo in modo da legare detto gruppo funzionale a detto materiale di detto strato di rivestimento. [000143] In alcune versioni preferite detto gruppo funzionale comprende un gruppovinilico (-CH=CH2). [000144] In alcune versioni preferite detto gruppo funzionale comprende un atomo di20 alogeno. [000145] Preferibilmente detto composto reattivo è un composto contenente unatomo di alogeno. In tal modo è possibile legare un atomo di alogeno a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile. [000146] Preferibilmente detto composto reattivo è scelto tra alogenuri di Iodio,25 alogenuri di Cloro, alogenuri di Bromo.[000147] In alcune forme di realizzazione preferite detto composto reattivo è unalogeno silicato, o un alogenuro di silicio, preferibilmente scelto tra i composti aventi formula Me3SiCl o Me3SiBr. [000148] Preferibilmente detto pre-funzionalizzare comprende trattare detto30 elemento sensibile con almeno un alogenuro in modo da legare almeno un atomo di alogeno a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile. [000149] Preferibilmente detto gruppo funzionale è scelto in un gruppo comprendenteCloro, Iodio, o Bromo, in via maggiormente preferita Cloro o Bromo. [000150] In alcune forme di realizzazione detto gruppo funzionale è scelto in un35 gruppo comprendente Cloro o Bromo. 17[000151] Preferibilmente detto strato di rivestimento è realizzato in un ossido,preferibilmente un ossido di silicio (SiO2), o ossido di Titanio o in Alluminio. [000152] In alcune forme preferite detto pre-funzionalizzare comprende creare pontisilanici tra detto ossido e detto gruppo funzionale di detto polimero a stampo molecolare.5 [000153] In tal modo il polimero a stampo molecolare si lega tramite un legamechimico, in particolare un legame chimico covalente allo strato di rivestimento. [000154] In alcune forme di realizzazione il sensore capacitivo di partenzacomprende un elemento riscaldante posizionato sul sensore stesso. [000155] L’elemento riscaldante è posizionato in modo da risaldare l’elemento10 sensibile del sensore capacitivo in modo migliorare la qualità delle rilevazioni effettuate. Nei sensori capacitivi di umidità l’elemento riscaldante è un dispositivo che viene attivato per riscaldare l’elemento sensibile del sensore capacitivo e la zona di rilevazionecirconstante all’elemento sensibile che può influenzare la rilevazione effettuata dal sensore capacitivo di umidità. Tale elemento riscaldante viene attivato in particolare15 quando vengono effettuate misure all’aria aperta o in generale in condizioni ambientali difficili. L’attivazione dell’elemento riscaldante e, quindi, il riscaldamento dell’elementosensibile del sensore capacitivo di umidità e della zona di rilevazione del sensore capacitivo di umidità aiuta a prevenire la formazione di ghiaccio o condensa sul sensore, garantendo misurazioni più accurate dell’umidità.20 [000156] Nei sensori dell’invenzione, l’elemento riscaldante può essere attivato perriscaldare in maniera localizzata il polimero a stampo molecolare del sensore dell’invenzione. Tale azione, opportunamente monitorata e controllata, può conferire numerosi vantaggi. Ciò consente, per esempio, di realizzare un’asciugatura rapida delsensore capacitivo e / o il desorbimento dell’analita adsorbito dal polimero a stampo 25 molecolare e / o la denaturazione o inattivazione di analiti che sono sensibili a temperature maggiori della temperatura ambientale. Ciò consente di rendere il sensore dell’invenzionepiù sicuro oltre che rendere maggiormente efficiente la rilevazione. È inoltre possibile facilitare il riutilizzo del sensore dell’invenzione. [000157] In alcune versioni preferite il sensore capacitivo comprende, inoltre, un30 sensore di temperatura destinato a rilevare la temperatura dall’elemento riscaldante intempo reale. Ciò consente di regolare il funzionamento dell’elemento riscaldante ed inparticolare l’attivazione / disattivazione dell’elemento riscaldante. [000158] In alcune forme preferite detto analita è una proteina.18[000159] Preferibilmente detto polimero a stampo molecolare comprende almeno unsito ricettivo configurato per ricevere almeno una proteina, preferibilmente una proteina superficiale di un virus. [000160] In alcune forme preferite di realizzazione dell'invenzione, il virus appartiene5 alla famiglia Coronaviridae. [000161] In alcune forme di realizzazione preferite, il virus è del tipo SARS-CoV.[000162] In alcune forme di realizzazione preferite il virus è SARS-CoV-2.[000163] In alcune forme di realizzazione preferite, la proteina di superficie ha unamassa compresa tra 10 e 500 kDa, preferibilmente tra 50 e 200 kDa.10 [000164] In alcune versioni preferite detto analita è la BSA.[000165] In alcune forme di realizzazione preferite detto polimero a stampomolecolare è ottenuto dalla polimerizzazione di una miscela polimerizzabile comprendente: almeno un monomero funzionale polimerizzabile; almeno un templante comprendente detto analita, almeno un agente reticolante; almeno un iniziatore di15 polimerizzazione. [000166] Preferibilmente detto almeno un monomero funzionale è un monomeroavente almeno un gruppo funzionale in grado di interagire specificamente con detto analita da rilevare e almeno un gruppo funzionale polimerizzabile. [000167] In alcune forme di realizzazione preferite, detto almeno un monomero20 funzionale comprende uno o più dei seguenti gruppi funzionali: gruppo carbonilico, gruppo ossidrilico e gruppo amminico. Questi gruppi funzionali sono particolarmente adatti per interagire mediante formazione di legami a idrogeno con le diverse regioni delle proteine di superficie. [000168] In alcune forme di realizzazione preferite, detto almeno un monomero25 funzionale comprende almeno due differenti gruppi selezionati fra i suddetti gruppi funzionali, più preferibilmente li comprende tutti e tre. [000169] Preferibilmente detta miscela polimerizzabile comprende un primomonomero funzionale ed un secondo monomero funzionale. [000170] In alcune versioni preferite detta molecola templante è una proteina.30 [000171] In u alcune versioni preferite detta molecola templante è una proteina di unvirus. [000172] Preferibilmente detto metodo comprende polimerizzare detta miscela perottenere un polimero reticolato contenente detto templante. 19[000173] Preferibilmente detto metodo comprende rimuovere detto templante perottenere un polimero reticolato a stampo molecolare avente almeno un sito di riconoscimento per detto analita.[000174] Preferibilmente la miscela polimerizzabile comprende, inoltre, almeno un5 iniziatore di polimerizzazione radicalica e un acceleratore di polimerizzazione. [000175] In alcune versioni preferite, detto almeno un monomero ha formulagenerale: CH2- CR1-CO- NHR2 (Formula 1)10 in cui: R1 è H oppure CH3; R2 è scelto fra: H oppure un alchile C1-C8, preferibilmente un alchile C1-C4, lineare o ramificato.15 [000176] In alcune versioni preferite, nella Formula 1 R2 è H.[000177] In un'altra forma di realizzazione preferita, nella Formula 1 R2 è un gruppoalchilico C1-C8, preferibilmente un gruppo alchilico C1-C4, lineare o ramificato. La presenza di questo gruppo alchilico conferisce al monomero funzionale una porzione non polare in grado di interagire con le regioni non polari delle proteine.20 [000178] In alcune versioni preferite, la miscela polimerizzabile comprende almenoun monomero di formula generale:CH2= CR1 -CO-O-(CH2 CH2 O)n-H (Formula 2)25 in cui: R1 è H oppure CH3; nè un numero intero nell'intervallo 1 - 4, preferibilmente nell'intervallo 1 - 2.[000179] In alcune forme di realizzazione preferite, la miscela polimerizzabilecomprende almeno un monomero di Formula 1 e almeno un monomero di Formula 2. In30 tal caso, il rapporto molare fra i monomeri di Formula 1 e quelli di Formula 2, èpreferibilmente compreso nell'intervallo da 5:1 a 1:5, più preferibilmente da 4:1 a 1:1,ancora più preferibilmente da 3:1 a 1,5:1. [000180] In alcune versioni preferite, la miscela polimerizzabile comprende:acrilamide, N-tert- butilacrilamide e 2-idrossietilmetacrilato.20[000181] L'agente reticolante è una molecola avente almeno due gruppi funzionaliche possono polimerizzare con l’almeno un monomero funzionale della miscelapolimerizzabile. A tal fine possono essere impiegati agenti reticolanti noti nel settore, qualiad esempio: N,N'-metilenbis-acrilamide, polietilen glicol dimetacrilato, divinilbenezene,5 3-(acriloilossi)2-idrossipropil metacrilato.[000182] In alcune forme di realizzazione preferite, il reticolante è N,N'-metilenbis-acrilamide. [000183] L'iniziatore di polimerizzazione radicalica è del tipo noto all'esperto delramo. Preferibilmente, l'iniziatore è scelto fra gli iniziatori in grado di polimerizzare i10 monomeri della miscela polimerizzabile, ad una temperatura nell'intervallo da 0° a 40° C, preferibilmente da 15° a 30° C. A questa temperatura, infatti, la reazione di polimerizzazione procede sino alla formazione del MIP senza alterazioni della proteina di superficie usata come templante. [000184] In alcune forme di realizzazione preferite, l'iniziatore di polimerizzazione15 comprende ioni persolfato e N, N, N', N'-tetrametiletilenediamina TMED). In alternativa possono essere impiegati altre coppie di iniziatori Red-Ox a base perossidica. [000185] La miscela polimerizzabile può contenere inoltre acqua o, piùpreferibilmente una soluzione tampone in grado di mantenere il pH ad un valore desiderato in funzione della proteina utilizzata come templante, generalmente20 nell'intervallo di pH = 6- 8. In una forma di realizzazione, la soluzione tampone è untampone fosfato, avente preferibilmente pH circa 7. Le quantità relative dei suddetti componenti nella miscela di polimerizzazione possono variare in ampi intervalli. [000186] In alcune forme di realizzazione preferite, la concentrazione complessiva dimonomero funzionale è nell'intervallo 0,0001 - 0,100 M, preferibilmente nell'intervallo25 0,001 - 0,050 M.[000187] In alcune forme di realizzazione preferite, la concentrazione complessiva ditemplante nella miscela monomerica è nell'intervallo da 1*10-8M a 5*10-3M, preferibilmente nell'intervallo da 4*10-7M a 7*10-4M. [000188] In alcune forme di realizzazione preferite, la concentrazione complessiva di30 reticolante nella miscela monomerica è nell'intervallo da 0,05 M a 1,0 M, preferibilmente,nell'intervallo da 0,1 M a 0,5 M.[000189] In alcune forme di realizzazione preferite, la concentrazione complessiva diiniziatore di polimerizzazione nella miscela monomerica è nell'intervallo da 0,03% p / V e 0,15% p / v. 21[000190] In alcune forme di realizzazione preferite miscela polimerizzabile puòessere preparata mescolando il monomero funzionale o i monomeri funzionali prescelti in acqua o, più preferibilmente, in una soluzione tampone, preferibilmente insieme con laproteina o le proteine da rilevare, l'agente reticolante e l'iniziatore di polimerizzazione. 5[000191] Per ottenere il polimero a stampo molecolare secondo l'invenzione, lareazione di polimerizzazione può essere realizzata con uno dei metodi di polimerizzazione noti all'esperto del ramo: quali ad esempio: polimerizzazione per precipitazione, in sospensione, polimerizzazione in emulsione e polimerizzazione in dispersione.10 [000192] In alcune forme di realizzazione preferite detta fase di polimerizzazione èprevista dopo detto mettere in contatto detta miscela polimerizzabile con l’elemento sensibile pre-funzionalizzato o lo strato di rivestimento pre-funzionalizzato. In tal modo si genera la polimerizzazione del polimero a stampo molecolare si crea un legame tra il polimero a stampo molecolare e l’elemento sensibile pre-funzionalizzato o lo strato di15 rivestimento pre-funzionalizzato del sensore capacitivo. [000193] In alcune forme di realizzazione preferite, la fase di polimerizzazione dellamiscela polimerizzabile è fatta avvenire ad una temperatura nell'intervallo 15° - 30° C.[000194] La durata della reazione di polimerizzazione dipende da diversi fattori, tracui la quantità di miscela polimerizzabile depositata. In generale, la durata della20 polimerizzazione è nell'intervallo 3- 20 minuti.[000195] In alcune forme di realizzazione preferite, il polimero a stampo molecolareè in forma di film sottile, ad esempio di spessore nell'intervallo da 20 nm a 200 nm. [000196] In alcune forme di realizzazione preferite, detto film sottile è applicato sudetto strato di rivestimento pre-funzionalizzato.25 [000197] In alcune forme di realizzazione preferite detto film sottile è applicato sudetto chip. [000198] In alcune forme di realizzazione preferite detto film sottile è applicato sudetto materiale polimerico prefunzionalizzato di detto elemento sensibile. [000199] In alcune versioni preferite detto metodo o comprende applicare detto30 polimero a stampo molecolare (MIP) avente almeno un sito recettivo per un desiderato analita su almeno una porzione di detto materiale polimerico pre-funzionalizzato. [000200] In alcune versioni preferite detto metodo o comprende applicare dettopolimero a stampo molecolare (MIP) avente almeno un sito recettivo per un desiderato analita su almeno una porzione di detto rivestimento pre-funzionalizzato. 22[000201] Preferibilmente detto legare è previsto dopo detto applicare. In questo casoè prevista una fase di reticolazione successiva alla fase di applicazione così da causare la formazione di legami tra lo strato di rivestimento pre-funzionalizzato e il polimero a stampo molecolare o tra il materiale sensibile pre-funzionalizzato e il polimero a stampo 5 molecolare. In tal modo si causa la formazione di legami chimici tra lo strato di rivestimento pre-funzionalizzato e il polimero a stampo molecolare o rispettivamente tra il polimero a stampo molecolare e il materiale sensibile pre-funzionalizzato. [000202] Preferibilmente detta fase di reticolazione consente la formazione di legamicovalenti tra lo strato di rivestimento pre-funzionalizzato e il polimero a stampo 10 molecolare o tra il materiale sensibile pre-funzionalizzato e il polimero a stampo molecolare. [000203] Il polimero a stampo molecolare viene pertanto legato in maniera stabile alsensore. [000204] Preferibilmente detto legare comprende sottoporre detto polimero a stampo15 molecolare (MIP) applicato su detto materiale polimerico pre-funzionalizzato o su detto rivestimento pre-funzionalizzato a reticolazione per legare detto polimero a stampo molecolare (MIP) a detto materiale polimerico pre-funzionalizzato o a detto rivestimento pre-funzionalizzato. [000205] Una volta ottenuta la reticolazione del polimero contenente il templante è20 previsto rimuovere detto templante per ottenere un polimero a stampo molecolare avente almeno un sito ricettivo per detto analita legato a detto materiale polimerico per ottenereun materiale polimerico avente almeno un sito ricettivo in grado di interagire con le molecole di detto analita. [000206] In alcune versioni preferite detta fase di rimozione può essere realizzata25 trattando il polimero reticolato contenente il templante con una soluzione acquosa contenente un enzima proteolitico (proteasi), ad esempio tripsina, seguito da lavaggio con acqua. Tale versione è particolarmente vantaggiosa per ottenere quando il templanteè una proteina. [000207] L'acqua di lavaggio può opzionalmente contenere almeno un tensioattivo30 (es. sodio dodecilsolfato SDS). [000208] In alcune versioni preferite è previsto realizzare un secondo strato dipolimero a stampo molecolare avente almeno un sito di riconoscimento di detto analita legato a detto materiale polimerico. 23[000209] Preferibilmente detto secondo strato di polimero a stampo molecolare èdeposto su detto polimero reticolato e privo di templante, ovverosia detto polimero reticolato provvisto di almeno un sito ricettivo. [000210] P f i il i li lecolare è5 fatto cres [000211]strato dipolimero a stampo molecolare favorisce la rigenerazione del sensore al termine del suo utilizzo. [000212] Preferibilmente detto metodo di rilevazione comprende rigenerare detto10 elemento di rilevazione per rimuovere detto analita da detto almeno un sito recettivo di detto polimero a stampo molecolare in modo da liberare detto almeno un sito ricettivo di detto polimero a stampo molecolare. [000213] Preferibilmente detto metodo comprende nuovamente rilevare detto analitaensore capacitivo a stampo molecolare.15 [000214] In tal modo è possibile utilizzare il medesimo sensore più volte per rilevareil medesimo tipo di analita. La fase di rigenerazione è simile alla fase di rimozione del templante nella preparazione del polimero a stampo molecolare e pertanto nota nelsettore. La reazioni coinvolte nella fase di rigenerazione dipendono dalla natura dell’analita da rimuovere e / o dalle caratteristiche del polimero a stampo molecolare 20 utilizzato. [000215] Si precisa che alcune fasi dei metodi sopra descritti possono essereindipendenti dall’ordine di esecuzione riportato. Inoltre, alcune fasi possono essere opzionali. Inoltre, alcune fasi dei metodi possono essere eseguite in modo ripetitivo, oppure possono essere eseguite in serie o in parallelo con altre fasi del metodo.25 [000216] Preferibilmente è prevista una fase di calibrazione per calibrare larilevazione dei sensori dell’invenzione. [000217] Le caratteristiche e i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalladescrizione dettagliata di alcuni suoi preferiti esempi di realizzazione, illustrati a titoloindicativo e non limitativo in cui:30 Figura 1 è un grafico che mostra il funzionamento di un sensore secondo una forma di realizzazione e di un sensore di riferimento; Figura 2 è un grafico che mostra il funzionamento di un sensore secondo un’altra forma di realizzazione e di un sensore di riferimento. 24[000218] Vengono ora spiegate nel dettaglio alcune forme particolari di alcune fasidei metodi dell’invenzione che potranno essere utilizzate per realizzare i sensori dell’invenzione. 5 ESEMPIO 1 Processo di pre-funzionalizzazione dell’elemento dielettrico sensibile a base dipoliimmide [000219] Per realizzare un sensore capacitivo a stampo molecolare si provvededapprima a fornire un sensore capacitivo, per esempio il sensore HTS221 di 10 STmicrolectronics. Il sensore HTS221 di STmicrolectronics è un sensore capcitivo di umidità atto a rilevare l’umidità in un ambiente di rilevazione. Si fornisce un sensore capacitivo avente un elemento sensibile in materiale polimerico accoppiato ad un chip. Ilmateriale polimerico dielettrico dell’elemento sensibile è a base di poliimmide.[000220] Il sensore capacitivo viene trattato per modificare la poliimmide15 dell’elemento sensibile per legare almeno un atomo reattivo alla poliimmide e ottenereun materiale polimerico pre-funzionalizzato. [000221] A tale scopo l’elemento sensibile in poliimmide (PI) viene dapprima lavatocon acetone e cloroformio in modo da eliminare eventuali impurezze o sporcizia. La rimozione di eventuali residui presenti sulla poliimmide permette di incrementare20 l’efficacia del processo di funzionalizzazione. Al fine di ulteriormente incrementare l’efficienza della funzionalizzazione dell’elemento sensibile in poliimmide è preferibile chei solventi utilizzati per lavare l’elemento sensibile in poliimmide abbiano una purezzaelevata, e che siano almeno di grado analitico e non tecnico. [000222] Successivamente l’elemento sensibile in poliimmide viene sottoposto ad25 una reazione di clorometilazione in modo da legare un atomo di cloro alla molecola della poliimide ed ottenere un elemento sensibile pre-funzionalizzato. In altre versioni nondiscusse in dettaglio la pre-funzionalizzazione della poliimmide, o in generale del materiale polimerico dell’elemento sensibile, può essere realizzata utilizzando atomi di alogeno diversi dal Cloro, per esempio Bromo, Iodio.30 [000223] La clorometilazione viene condotta ponendo in contatto la poliimmide conun alogenuro di cloro, preferibilmente un alogenuro metallico di cloro, quale ad esempio cloruro stannico (SnCl4), in presenza di parlaformaldeide (HCOH)n e di almeno un catalizzatore. [000224] La reazione di clorometilazione può essere schematizzata come segue.35 25Reazione 1 [000225] La reazione di sostituzione avviene a circa 60°C in cloroformio anidro inreattore sigillato per 4h. La reazione viene condotta in ambiente anidro in modo da evitare 5 reazioni di degradazione dei reagenti coinvolti, [000226] In presenza di umidità si verificherebbero alcune reazioni di degradazionequale ad esempio oppure SnCl4 + 2H2O ^ 4HCl + SnO2 10 [000227] Tali reazioni sottrarrebbero il Cloro dalla reazione con la poliimmide edinoltre causerebbero la formazione di HCl con conseguente ossidazione degli elementi metallici del sensore capacitivo. Ciò ridurrebbe la resa della reazione di funzionalizzazione oltre ad inficiare le proprietà del sensore capacitivo.15 [000228] Durante la reazione, la paraformaldeide, (HCOH)n subisce in condizionianidre una depolimerizzazione termica (controllata) e libera gradualmente formaldeide per la reazione di idrossimetilazione intermedia come schematizzato nella seguente reazione (Reazione 2) Reazione 2 20 dove Ar indica in generale il radicale della poliimmide. [000229] In seguito a tale reazione la catena della poliimmide è legata ad un atomodi alogeno, in particolare cloro tramite un gruppo alchilico (CH2). [000230] Al termine della reazione, il materiale sensibile funzionalizzato viene lavato25 in acetone, e successivamente poi in etanolo (95-96% v / v) ed in fine acqua (Milli-Q) per eliminare le tracce di reattivi dall’elemento sensibile funzionalizzato. [000231] È importante effettuare questi lavaggi in maniera da rimuovere eventualiresidui dal materiale sensibile che potrebbero inficiare il successivo legame con il materiale polimerico a stampo e / o potrebbero compromettere le proprietà dell’elemento 30 sensibile funzionalizzato. 26[000232] Al termine dei lavaggi, i sensori capacitivi pre-funzionalizzati possonoessere conservati in acqua. Successivamente i sensori aventi l’elemento sensibile pre-funzionalizzato sono posti in contatto con una miscela polimerizzabile destinata ad ottenere un polimero a stampo molecolare che viene fatto crescere su detto elemento 5sensibile pre-funzionalizzato. La reazione viene condotta in modo da creare legamichimici tra il polimero a stampo molecolare e l’elemento sensibile pre-funzionalizzato. In tal modo il polimero a stampo molecolare è legato tramite legami chimici di tipo covalente all’elemento sensibile del sensore.[000233] Alternativamente un polimero a stampo molecolare può essere depositato10 sull’elemento sensibile pre-funzionalizzato e, successivamente, sottoposto adun’ulteriore reazione di polimerizzazione in modo da legare detto polimero a stampo molecolare a detto elemento sensibile tramite legami chimici di tipo covalente.ESEMPIO 2 15 Crescita del polimero a stampo molecolare sulla poliimmide pre-funzionalizzata [000234] A seguito del processo di clorometilazione, condotto per esempio comespiegato nell’Esempio 1, il sensore capacitivo provvisto dell’elemento sensibile in poliimmide pre-funzionalizzata viene messo a contatto con una miscela polimerizzabile. Il sensore capacitivo viene posizionato in modo che la poliimmide pre-funzionalizzata sul 20 sensore capacitivo venga immersa nella miscela polimerizzabile monomerica in presenza degli iniziatori. [000235] Può essere utilizzata una qualsiasi miscela polimerizzabile idonea aottenere un polimero a stampo molecolare. La miscela polimerizzabile è scelta in base all’analita che il polimero a stampo molecolare dovrà legare in maniera reversibile.25 [000236] E’ stata scelta una inizializzazione redox con persolfato di ammonio conaggiunta di base (N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine). La reazione viene avviata a temperatura ambiente in ambiente acquoso. [000237] Nelle condizioni messe a punto, si ottiene la crescita di polimero (tra i 2 e i4 micrometri circa) capaci di creare le perturbazioni misurabili con il dispositivo30 elettronico. ESEMPIO 3 Preparazione di un polimero a stampo molecolare secondo la presente invenzione [000238] La miscela di polimerizzazione è stata preparata miscelando i seguenti35 monomeri funzionali e agente reticolante in un tampone fosfato (pH = 7,4, concentrazione 2715 mM): acrilamide 0,01876 M, N-tert-butilacrilamide 0,008736 M, 2-idrossietilmetacrilato 0,0111 M , N,N'-metilenbisacrilamide 0,1874 M.[000239] La miscela (10 mL) è stata preparata a temperatura ambiente con l'ausiliodi un bagno ad ultrasuoni e degasata con azoto gassoso. Alla miscela è stata quindi 5 aggiunta la proteina di superficie di interesse in quantità pari a 1*10-6 M. [000240] La proteina utilizzata per la preparazione è la sub-unità S1 del virus SARS-Cov-2 commercializzata da Sino Biological (SARS-CoV-2(2019-nCov) Spike Protein) (S1 Subunit, His tag)). [000241] Per avviare la reazione di polimerizzazione a temperatura ambiente, alla10 miscela sono quindi aggiunti 10 N,N,N',N'- tetrametiletilendiammina (0,06% v / v) epersolfato di ammonio (0,08 % p / v). [000242] La miscela è stata subito utilizzata e depositata sull’elemento sensibile pre-funzionalizzato, per esempio come spiegato nell’Esempio 1, e sottoposta ad una reazione di polimerizzazione in modo da ottenere un polimero reticolato legato all’elemento 15 sensibile preventivamente pre-funzionalizzato. [000243] In tal modo il polimero a stampo molecolare viene fatto cresceredirettamente sull’elemento sensibile pre-funzionalizzato del sensore capacitivo e risulta legato all’elemento sensibile pre-funzionalizzato tramite legami di tipo covalente.[000244] Alternativamente la reazione di polimerizzazione della miscela20 polimerizzabile può essere condotta in un apposito ambiente di reazione. Successivamente il polimero a stampo molecolare ottenuto viene applicato sull’elemento sensibile pre-funzionalizzato. In tal caso il polimero a stampo dopo l’applicazione è sottoposto ad una reazione di reticolazione per legare il polimero a stampo molecolare con l’elemento sensibile pre-funzionalizzato. 25 ESEMPIO 4 Metodo di preparazione di un sensore capacitivo con polimero a stampo molecolare [000245] Viene fornito un sensore capacitivo di umidità digitale, per esempio un30 sensore HTS221 con elemento sensibile in poliimmide accessibile all’esterno. Il sensore capacitivo viene immerso in acetone 99,9% e Cloroformio anidro in successione in mododa rimuovere eventuali impurezze o sporcizia che potrebbero compromettere la successiva adesione del polimero a stampo molecolare sull’elemento sensibile. Successivamente il sensore capacitivo viene lavato ed asciugato e inserito in vial di vetro28ed immerso in una desiderata soluzione idonea alla pre-funzionalizzazione dell’elementosensibile in modo da ottenere la pre-funzionalizzazione dell’elemento sensibile. [000246] I sensori vengono posti a contatto con Cloroformio / SnCl4 / trimetilclorosilano ed infine viene aggiunta paraformaldeide. 5[000247] Vengono utilizzate le seguenti proporzioni molari sono le seguenti SnCl4 :trimetilclorosilano : cloroformio = 0,5 : 1 : 7,24[000248] La paraformaldeide viene proporzionata mantenendo un rapporto in pesodi 1 : 37,6 rispetto al cloroformio. La paraformaldeide ha tipicamente un rangemonomerico di 6-100 unità.10 [000249] La reazione viene condotta in condizioni anidre mantenendo il contenitoresigillato in atmosfera di N2anidro ad una temperatura di circa 60° per circa 4h. [000250] In seguito a tale reazione la poliimide dell’elemento sensibile si lega a unoo più atomi di cloro. Si ottiene un sensore con elemento sensibile pre-funzionalizzato.[000251] Successivamente vengono effettuati lavaggi in successione per separare15 eliminare residui di reazione. Ii reattivi non reagiti vengono eliminati prima di procederecon la crescita del polimero a stampo molecolare per ottimizzare l’adesione del polimero bile pre-funzionalizzato. ono essere utilizzati vari composti di lavaggio, la sequenza suggeritao (95-96 %v / v) e acqua Milli-Q. Si suggeriscono almeno 2 lavaggi per20 ietone, 3 in etanolo e 5 in acqua. [000253] Al termine delle operazioni di lavaggio si ottengono elementi sensibili pre-funzionalizzati idonei a legarsi ad un polimero a stampo molecolare. [000254] Tali sensori con elemento sensibile pre-funzionalizzato possono esserequindi messi in contatto con una miscela polimerizzabile idonea ad ottenere un desiderato 25 polimero a stampo molecolare, per esempio quella descritta nell’Esempio 2. [000255] In questo caso la miscela polimerizzabile scelta viene inserita in vialcontenente i sensori e successivamente viene aggiunto persolfato. Il processo viene eseguito in battente di N2(l’ossigeno tende ad inibire e rallentare la polimerizzazione). Prima dell’aggiunta di persolfato di ammonio, il contenitore viene messo sotto vuoto per30 assicurare l’immersione dell’elemento sensibile dell’HTS221 senza la presenza di bolled’aria. [000256] Dopo l’aggiunta di persolfato, il polimero viene fatto crescere per almeno10min. [000257] Successivamente i sensori vengono lavati accuratamente con acqua35 assicurandosi di liberare l’area interna al package. 29[000258] Infine, i polimeri vengono privati del template (molecola stampo scelta persintesi del recettore) con estrazioni note nel settore. [000259] I sensori vengono quindi lavati accuratamente con acqua esuccessivamente asciugati. Vantaggiosamente i sensori possono essere mantenuti in5 atmosfera di N2 per limitare la formazione nel tempo di ossidi che potrebbero ostacolare la funzionalità del sensore ed in particolare una corretta saldatura prima dell’utilizzo.[000260] I sensori HTS221 sono provvisti di un elemento riscaldante e di un sensoredi temperatura montati entrambi sul sensore stesso. L’elemento riscaldante viene utilizzato nei sensori di umidità per riscaldare l’area sensibile del sensore di umidità, 10 specialmente in applicazioni esterne o per utilizzare il sensore di umidità in condizioni ambientali difficili. L’elemento riscaldante è destinato ad essere attivato per riscaldare localmente il sensore di umidità per prevenire la formazione di ghiaccio o condensa sul sensore ed in particolare sull’elemento sensibile, garantendo misurazioni accurate dell’umidità.15 [000261] Tale riscaldamento è attivabile tramite la modifica di un bit specifico nelregistro del sensore capacitivo. La presenza del sensore di temperatura consente di monitorare anche la temperatura raggiunta dall’elemento riscaldante in tempo reale. [000262] Nel sensore capacitivo a stampo molecolare è possibile sfruttare lapresenza dell’elemento di riscaldamento per riscaldare il polimero a stampo molecolare.20 In tal modo è possibile, per esempio, asciugare in maniera più rapida il sensore capacitivoo causare il desorbimento di analiti adsorbiti dal polimero a stampo molecolare o ancoracausare la denaturazione di analiti adsorbiti sul polimero a stampo molecolare e sensibili alla temperatura e in particolare alle temperature maggiori della temperatura ambientale.[000263] In tal modo è possibile favorire il riutilizzo dei sensori dell’invenzione25 oltreché aumentare l’efficienza della rilevazione e la precisione della rilevazione. ESEMPIO 5 Metodo di realizzazione di un sensore capacitivo a stampo molecolare a partire da chip con elemento trasduttore ricoperto da SiO230 [000264] Per realizzare un sensore capacitivo si provvede dapprima a fornire unsensore capacitivo comprendente un capacitore con una coppia di piastre provviste di u no strat di rivestimento in ossido di silicio. [000265] Il sensore capacitivo è privo di elemento sensibile o l’elemento sensibilepolimerico viene rimosso dal sensore capacitivo. In tal modo l’ossido di silicio dello strato35 di rivestimento delle piastre del capacitore è accessibile dall’esterno.30[000266] La superficie di Ossido di Silicio (SiO2) viene lavata ripetutamente conacetone per rimuovere eventuali impurità che potrebbero comprometterne le successive reazioni. [000267] Si immerge il sensore in un contenitore contenente etanolo anidro un5 reagente funzionalizzante avente formula generale R-Si-X3, quale ad esempio trimetossivinil silano o trietossivinil silano, come indicato nello schema seguente. in cui R è un radicale vinilico -CH=CH2. [000268] Il rapporto tra reagente funzionalizzante e etanolo è circa 20:80.10 [000269] Tali reagenti vengono aggiunti in condizioni anidre, in assenza di acqua,preferibilmente in atmosfera di Argo o Azoto anidri. [000270] La reazione viene condotta in un ambiente sigillato ad una temperatura dicirca 80°C per un tempo di circa 12 ore. Dopo tale periodo i sensori vengono lavati con etanolo per rimuovere eventuali impurezze o residui.15 [000271] Al termine della reazione si ottiene un sensore avente un rivestimentoprefuzionalizzato in cui l’ossido di silicio è legato tramite gruppi silanici a gruppi vinilici come schematicamente mostrato sotto: [000272] Dopo aver pre-funzionalizzato il rivestimento in ossido di silicio si ottengono20 sensori capacitivi con elemento di rivestimento prefunzionalizzato ed idonei a legarsi ad un polimero a stampo molecolare. [000273] Tali sensori possono essere quindi messi in contatto con una miscelapolimerizzabile idonea ad ottenere un desiderato polimero a stampo molecolare, per esempio quella descritta nell’Esempio 2. 31[000274] Alternativamente può esser previsto applicare uno di polimero a stampomolecolare sul rivestimento pre-funzionalizzato e successivamente sottoporre il sensore a reticolazione per legare il polimero a stampo molecolare al rivestimento delle piastre del capacitore. 5 TEST DI MISURA [000275] Sono state effettuate prove sperimentali per testare l’efficacia di rilevazionedei sensori ottenuti secondo l’invenzione e l’affidabilità degli stessi. [000276] A tale scopo sono stati preparati sensori come spiegato nell’Esempio 4utilizzando la proteina BSA come molecola templante. Si è realizzato in sensore avente 10 un elemento di rilevazione comprendente un MIP predisposto per rilevare la BSA legato all’elemento sensibile in poliimide del sensore. I sensori ottenuti sono stati calibrati conprocedure note nella tecnica. [000277] Successivamente i sensori sono stati collegati a opportuni sistemi di misuraper leggere la perturbazione ottenuta in assenza ed in presenza dell’analita di interesse15 (“pre e post binding”) ovvero prima e dopo aver esposto i sensori all’analita di interesse. [000278] Un primo sensore secondo l’invenzione è stato inserito in una cameraclimatica e sottoposto a condizioni di umidità crescente in assenza dell’analita diinteresse. Un secondo sensore secondo l’invenzione è stato dapprima immerso in acqua successivamente asciugato e quindi inserito in una camera climatica e sottoposto a 20 condizioni di umidità crescente in assenza dell’analita di interesse. Un terzo sensore secondo l’invenzione è stato dapprima immerso in una soluzione contenente l’analita di interesse, in questo caso la BSA, successivamente sciacquato in acqua, asciugato e quindi inserito in una camera climatica e sottoposto a condizioni di umidità crescente.[000279] Le prove sono state ripetute in triplicato per convalidare i risultati ottenuti.25 [000280] Le perturbazioni lette nel tempo sono raccolte nel grafico di Figura 1 in cuila curva RelH_5 si riferisce al primo sensore, la curva RelH_post_acqua si riferisce al secondo sensore e la curva RelH_5_Post_Binding si riferisce al terzo sensore. [000281] Nel grafico di Figura 1 in ascissa è riportato il tempo ed in ordinata larisposta del sensore. Nel tempo viene variata l’umidità della camera climatica a 40%,30 50% e 60%. [000282] Confrontando le curve di tre sensori si nota che il primo ed il secondosensore hanno una risposta pressoché coincidente, le curve RelH_5 e RelH_post_acqua sono pressoché sovrapposte. Ciò mostra che i sensori dell’invenzione sono idonei ad essere utilizzati in vari ambienti di misura, sia in acqua che in aria. 32

Claims

1. [000283] Inoltre, ciò dimostra che i sensori dell’invenzione possono essere utilizzatia vari livelli di umidità senza che sia necessario prendere particolari precauzioni e soprattutto senza compromettere l’affidabilità delle misure. La risposta del sensore nell’intervallo di umidità testato non dipende dal livello di umidità presente nell’ambiente 5 di misura. [000284] Inoltre si nota che il sensore dell’invenzione reagisce e viene perturbatodalla presenza dell’analita desiderato, RelH_5_Post_Binding spostata rispetto alle altredue curve. [000285] Inoltre si nota che il comportamento del sensore dell’invenzione è10 qualitativamente lo stesso al variare del livello di umidità, la risposta del sensore 3 segue il medesimo andamento qualitativo degli altri due sensori, ovverosia i sensori testati in assenza di analita di interesse (BSA in questo caso). Ciò indica che le misure ottenute con i sensori dell’invenzione sono facilmente interpretabili almeno ai livelli di umidità testati. Inoltre, la presenza dell’analita di interesse è facilmente rilevabile.15 [000286] Le medesime prove sono state condotte su un sensore ottenuto secondol’Esempio 5 ovverosia con un MIP legato allo strato di rivestimento. A tale scopo sono stati preparati sensori come spiegato nell’Esempio 5 utilizzando la proteina BSA come molecola templante. Si è realizzato in sensore avente un elemento di rilevazione comprendente un MIP predisposto per rilevare la BSA legato all’elemento di rivestimento20 in ossido di silicio. I sensori ottenuti sono stati calibrati con procedure note nella tecnica. [000287] Successivamente i sensori sono stati collegati a opportuni sistemi di misuraper leggere la perturbazione ottenuta in assenza ed in presenza dell’analita di interesse (“pre e post binding”) ovvero prima e dopo aver esposto i sensori all’analita di interesse. [000288] Un ulteriore primo sensore secondo l’invenzione è stato inserito in una25 camera climatica e sottoposto a condizioni di umidità crescente in assenza dell’analita di interesse. Un secondo ulteriore sensore secondo l’invenzione è stato dapprima immerso in acqua successivamente asciugato e quindi inserito in una camera climatica e sottoposto a condizioni di umidità crescente in assenza dell’analita di interesse. Un ulteriore terzo sensore secondo l’invenzione è stato dapprima immerso in una soluzione 30 contenente l’analita di interesse, in questo caso la BSA, successivamente sciacquato in acqua, asciugato e quindi inserito in una camera climatica e sottoposto a condizioni di umidità crescente. [000289] Le prove sono state ripetute in triplicato per convalidare i risultati ottenuti.33[000290] Le perturbazioni lette nel tempo sono raccolte nel grafico di Figura 2 in cuila curva Href si riferisce all’ulteriore primo sensore, la curva Dut1 si riferisce all’ulterioresecondo sensore e la curva Dut2 si riferisce all’ulteriore terzo sensore. [000291] Nel grafico di Figura 2 in ascissa è riportato il tempo ed in ordinata la5 risposta del sensore. Nel tempo viene variata l’umidità della camera climatica a 30%, 40% e 50%. [000292] Confrontando le curve di tre sensori si nota che il primo ed il secondosensore hanno una risposta pressoché coincidente, le curve Href e Dut1 sono pressoché sovrapposte. Ciò mostra che i sensori dell’invenzione sono idonei ad essere utilizzati in10 vari ambienti di misura, sia in acqua che in aria. [000293] Inoltre ciò dimostra che i sensori dell’invenzione possono essere utilizzati avari livelli di umidità senza che sia necessario prendere particolari precauzioni e soprattutto senza compromettere l’affidabilità delle misure. La risposta del sensore nell’intervallo di umidità testato non dipende dal livello di umidità presente nell’ambiente15 di misura. [000294] Inoltre si nota che il sensore dell’invenzione reagisce e viene perturbatodalla presenza dell’analita desiderato, Href spostata rispetto alle altre due curve.[000295] Inoltre si nota che il comportamento del sensore dell’invenzione èqualitativamente lo stesso al variare del livello di umidità, la risposta del sensore 3 segue 20 il medesimo andamento qualitativo degli altri due sensori, ovverosia i sensori testati in assenza di analita di interesse (BSA in questo caso). Ciò indica che le misure ottenute con i sensori dell’invenzione sono facilmente interpretabili almeno ai livelli di umidità testati. Inoltre, la presenza dell’analita di interesse è facilmente rilevabile. Inoltre, la presenza dell’analita di interesse è facilmente rilevabile.25 [000296] In entrambi i casi si nota che l’esposizione all’analita perturbasignificativamente la risposta dei sensori sia nel caso in cui il MIP sia legato alla poliimide sia nel caso in cui il MIP sia legato all’elemento di rivestimento. 34RIVENDICAZIONI 1. Metodo per realizzare un sensore capacitivo avente un elemento di rilevazionepolimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita, detto metodocomprendendo le seguenti fasi 5- fornire un sensore capacitivo comprendente una coppia di elettrodi ed unelemento sensibile in materiale polimerico accoppiato a detta coppia di elettrodi, detto elemento sensibile in materiale polimerico essendoposizionato su detto sensore in modo da essere almeno parzialmenteaccessibile dall’esterno10 - trattare detto sensore capacitivo per pre-funzionalizzare detto materialepolimerico di detto elemento sensibile per legare almeno un gruppo funzionale a detto materiale polimerico di detto elemento sensibile e ottenere un materiale polimerico pre-funzionalizzato, -legare detto materiale polimerico pre-funzionalizzato ad un polimero a15 stampo molecolare (MIP) detto polimero a stampo molecolare avendo almeno un sito recettivo per un desiderato analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare detto analita.20 2. Metodo per realizzare un sensore capacitivo avente un elemento di rilevazionepolimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita, detto metodocomprendendo le seguenti fasi: -fornire un sensore capacitivo comprendente una coppia di elettrodi ed unelemento sensibile in materiale polimerico accoppiato a detta coppia di25 elettrodi, detto elemento sensibile in materiale polimerico essendoposizionato su detto sensore in modo da essere almeno parzialmenteaccessibile dall’esterno, -trattare detto sensore capacitivo per pre-funzionalizzare detto materialepolimerico di detto elemento sensibile per legare almeno un gruppo30 funzionale a detto materiale polimerico e ottenere un materiale polimericofunzionalizzato, -preparare una miscela polimerizzabile comprendente: almeno unmonomero funzionale polimerizzabile; almeno un composto templante comprendente detto analita, almeno un agente reticolante; almeno un35 iniziatore di polimerizzazione, 35- mettere in contatto detta miscela polimerizzabile con detto materialepolimerico pre-funzionalizzato, -polimerizzare detta miscela polimerizzabile per ottenere un polimeroreticolato contenente detto analita legato a detto materiale polimerico pre-5 funzionalizzato, -rimuovere detto analita da detto polimero reticolato per ottenere unpolimero a stampo molecolare avente almeno un sito recettivo di detto analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di un elemento di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare un10 desiderato analita.

3. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto sensorecapacitivo è un sensore capacitivo di umidità.15 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto legare comprendeformare legami chimici, preferibilmente legami chimici di tipo covalente, tra detto materiale polimerico pre-funzionalizzato e detto un polimero a stampo molecolare.

5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento20 sensibile comprende uno strato di materiale polimerico applicato tra gli elettrodi di detta coppia di elettrodi in modo da essere almeno parzialmente accessibile dall’esterno.

6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento25 sensibile è realizzato in poliimide, preferibilmente una poliimide aromatica.

7. Metodo per realizzare un sensore capacitivo avente un elemento di rilevazionepolimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita, detto metodo comprendendo le seguenti fasi:30 - fornire un sensore capacitivo comprendente una coppia di elettrodi, dettielettrodi essendo almeno parzialmente rivestiti con uno strato di rivestimento, -trattare detto sensore capacitivo per pre-funzionalizzare detto materiale didetto strato di rivestimento per legare almeno un gruppo funzionale al35 materiale di detto strato di rivestimento, 36- legare detto materiale di detto strato di rivestimento pre-funzionalizzato adun polimero a stampo molecolare (MIP) detto polimero a stampo molecolare avendo almeno un sito recettivo per un desiderato analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di un elemento di5 rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare un desiderato analita.

8. Metodo per realizzare un sensore capacitivo avente un elemento di rilevazionepolimerico a stampo molecolare per rilevare un desiderato analita, detto metodo10 comprendendo le seguenti fasi: -fornire un sensore capacitivo comprendente una coppia di elettrodi, dettielettrodi essendo almeno parzialmente rivestiti con uno strato di rivestimento, -trattare detto sensore capacitivo per pre-funzionalizzare detto strato di15 rivestimento per legare almeno un gruppo funzionale al materiale di detto strato di rivestimento per ottenere uno strato di rivestimento pre- funzionalizzato, -preparare una miscela polimerizzabile comprendente: almeno unmonomero funzionale polimerizzabile; almeno un composto templante 20 comprendente detto analita, almeno un agente reticolante; almeno un iniziatore di polimerizzazione, -mettere in contatto detta miscela polimerizzabile con rivestimento pre-funzionalizzato, -polimerizzare detta miscela polimerizzabile per ottenere un polimero25 reticolato contenente detto analita legato a detto strato di rivestimento pre- funzionalizzato. -rimuovere detto analita da detto polimero reticolato per ottenere unpolimero a stampo molecolare avente almeno un sito ricettivo di detto analita in modo da ottenere un sensore capacitivo provvisto di un elemento30 di rilevazione polimerico a stampo molecolare idoneo a rilevare undesiderato analita.

9. Metodo secondo una delle rivendicazioni 7 o 8 in cui detto strato rivestimento èalmeno parzialmente accessibile dall’esterno. 35 37

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