Studio e caratterizzazione di sensori di ossigeno a base di PEDOT:PSS per applicazioni in coltura cellulare

Questa tesi si inserisce nell’ambito dell’elettronica organica e ha lo scopo di studiare nuovi sensori di ossigeno per valutare il livello di ipossia in cui crescono culture cellulari. Per farlo sono stati realizzati dei transistor elettrochimici organici (OECT) basati sul poli(3,4-etilenedoissitiofene) drogato con polistirene sulfonato (PEDOT:PSS). Le misure sono state effettuate in una soluzione 0.1 M di KCl e in un mezzo di coltura cellulare, con concentrazioni di ossigeno comprese tra lo 0% e il 5%. Si è studiata la risposta dei dispositivi in soluzione 0.1 M di KCl al variare delle tre aree di gate disponibili (0.2, 0.7, 1.9 cm^2), fornendone una caratterizzazione tramite l’analisi delle transcaratteristiche e delle curve di output in tre ambienti (aria, azoto, ossigeno al 5%). Si è poi analizzato l’incremento della corrente di drain nel tempo al seguito di incrementi periodici della concentrazione di ossigeno in soluzione. Gli esperimenti mostrano una correlazione lineare tra incremento relativo di corrente ed aumento di concentrazione di ossigeno, ma eseguendo fit lineari si ottengono pendenze delle rette molto disomogenee tra loro e apparentemente non correlate con i parametri geometrici dei campioni. Si è quindi ipotizzato che le anomalie ottenute siano legate alla degradazione di campioni a causa della loro sovraossidazione durante l’esecuzione delle misure e suggerito nuovi esperimenti per valutare tali effetti. Si sono infine analizzati i risultati ottenuti nel medium cellulare al variare delle due aree di gate che hanno fornito le risposte migliori nelle misure precedenti (0.2 e 1.9 cm^2). In questo caso il gate con area minore si è rivelato più sensibile, ma si sono ottenuti andamenti anomali della corrente di drain in funzione del tempo, probabilmente dovuti alla natura elettrochimica del mezzo di coltura cellulare.