La quantificazione del danno apportato dalla radiazione UV-C ai sistemi biologici assume un ruolo determinante nell'ambito delle missioni spaziali e, nel contempo, può essere identificato come un utile indice del grado di assottigliamento dello strato di ozono terrestre. Il danno apportato dalle radiazioni ultraviolette a livello del materiale genetico umano rappresenta una delle tematiche di maggior interesse per la comunità scientifica internazionale. Il presente progetto di ricerca si pone pertanto l'obiettivo di sviluppare un biosensore che permetta di monitorare l'effetto biologico indotto da UV-C sia in ambito spaziale che nelle regioni della Terra ove lo strato di ozono è più sottile o, ancora, negli stabilimenti industriali in cui è presente il rischio di esposizione ad una sorgente UV-C, utilizzata ai fini della sterilizzazione. Il biosensore in oggetto sarà realizzato a partire dallo sviluppo di un nanomateriale ibrido a base di DNA e carbonio, unendo in questo modo un componente biologico ed un componente di estrema leggerezza, resistenza e ottima conducibilità elettrica. Sarà quindi affrontata la problematica di realizzare una dispersione efficace delle nanoparticelle sensibili alla radiazione UV-C all'interno di un'opportuna matrice polimerica. In tale prospettiva, il biosensore a base di carbonio e DNA propone la propria innovatività, rispetto ai dosimetri attualmente in uso, per leggerezza, dimensioni ridotte, risposta in tempo reale, quindi caratteristiche particolarmente vantaggiose per l'utilizzo in ambiente spaziale.
Il progetto proposto rappresenta una risposta alle esigenze più attuali in relazione al monitoraggio dell'esposizione alla radiazione UV-C. L'innovatività di tale risposta consiste nella realizzazione di un sensore di dimensioni ridotte e peso contenuto garantendo nel contempo stabilità e un output in tempo reale. L'utilizzo del grafene consente inoltre la realizzazione di un dispositivo dal costo contenuto.
Allo stato attuale i dispositivi in grado di misurare l'esposizione risentono della problematica dell'ingombro volumetrico e del peso. Il danno biologico inoltre, valutato da dispositivi che utilizzano le spore, necessita di un'analisi in laboratorio post-irraggiamento.
Il perfezionamento della tecnologia carbonio-DNA mira anche a permettere l'utilizzo del sensore nelle zone sulla Terra che risentono particolarmente dell'assottigliamento dello strato di ozono. Il raggiungimento di un'elevata sensibilità del dispositivo permetterebbe infatti di quantificare la quota parte di radiazione UV-C passante, seppur minima. Il dispositivo si presterebbe altresì all'utilizzo negli stabilimenti in cui sono presenti sorgenti UV-C per la sterilizzazione. La realizzazione del sensore consiste in primo luogo nello sviluppo di un nuovo nanomateriale composito, risolvendo le problematiche più attuali di dispersione e integrazione del filler nella matrice polimerica e perfezionando le tecniche di processo al fine di massimizzare le prestazioni del materiale stesso.