SENSORI ISFET PER APPLICAZIONI DI BIOPSIA LIQUIDA: PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO E CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE PER IL RILEVAMENTO IONICO

La biopsia liquida rappresenta un approccio minimamente invasivo per l’identificazione e il monitoraggio di biomarcatori tumorali presenti nei fluidi biologici. La loro concentrazione spesso molto ridotta richiede lo sviluppo di sistemi di rilevamento sensibili, selettivi, miniaturizzabili e compatibili con piattaforme point-of-care. In questo contesto, gli Ion-Sensitive Field-Effect Transistors (ISFET) costituiscono una soluzione promettente grazie alla capacità di convertire direttamente le variazioni di concentrazione ionica all’interfaccia sensore–liquido in un segnale elettrico. Il presente lavoro analizza i principi di funzionamento degli ISFET, la loro compatibilità con la tecnologia CMOS e le principali applicazioni nel campo della biosensoristica e della biopsia liquida. Particolare attenzione è dedicata al rilevamento multiparametrico di specie ioniche potenzialmente correlate a processi fisiologici e patologici. L’attività sperimentale ha riguardato la caratterizzazione di sensori ISFET commerciali ionoselettivi mediante soluzioni di cloruro di sodio, cloruro di potassio e nitrato di potassio a differenti concentrazioni. I segnali acquisiti sono stati elaborati in ambiente MATLAB per escludere il transitorio iniziale e determinare valore medio, varianza e sensibilità. I risultati mostrano una buona stabilità del segnale a regime e una risposta dipendente dalla concentrazione. In particolare, per le soluzioni di nitrato di potassio sono state ottenute sensibilità pari a 57,63 e 58,41 mV/dec, prossime al limite teorico di Nernst. Lo studio conferma pertanto le potenzialità degli ISFET per la realizzazione di sistemi compatti e multiparametrici, pur evidenziando la necessità di ulteriori attività di calibrazione, funzionalizzazione e validazione su campioni biologici reali.