• Atomistic Simulation
• Biosensors
• Brownian Dynamics
• Interleukin 6
• Multiscale Modelling

Le superfici modificate con un monostrato di molecole (SAM) sono essenziali per la fabbricazione di biosensori nano-scala con proprietà controllabili. Le simulazioni teoriche forniscono uno strumento necessario allo sviluppo, alla progettazione e alla comprensione della interfaccia tra la biomolecola da rilevare e la superficie nanostrutturata. Nella tesi sono state impiegate simulazioni multiscala per rivelare la struttura e la dinamica degli strati autoassemblati (SAM) su oro, che non possono essere facilmente catturati mediante esperimenti. La progettazione ha coinvolto un biosensore basato su SAM d'oro in grado di rilevare la proteina Interleuchina-6 (IL-6), un biomarker della risposta immunitaria coinvolto in molte malattie. Il biosensore è stato creato funzionalizzando una superficie d'oro Au (111) con un SAM formato da catene di alchil-tioli terminati con gruppi ammonio e gruppi metile alternati ed i risultati sono stati confrontati con una superficie d’oro funzionalizzata solo con gruppi ammonio. Sono
stati utilizzati modelli di dinamica molecolare classica e dinamica browniana per confrontare diversi SAM, al fine di rivelare l'effetto della diversa funzionalizzazione superficiale sul legame e il riconoscimento delle biomolecole che influenzano la sensibilità del sensore.

Surfaces modified with a functional molecular monolayer are essential for the fabrication of nano-scale biosensors with tunable properties. Theoretical simulations provide a necessary tool in the development, design and understanding of the interfacial nanostructure. Nanoscale Multiscale simulations have been applied to reveal the structure and dynamics of self-assembled monolayers on gold, which could not be easily captured by experiments. The design has involved a SAM-based gold biosensor capable of detecting Interleukin-6 (IL-6), a marker of the immune response involved in many diseases. The biosensor was created by functionalizing a gold surface Au (111) with a SAM of alternating alkane-thiols chains with terminal amino and methyl groups. Classical Molecular Dynamics and Brownian Dynamics models were used to compare different SAMs, in order to disclose the effect of the different surface functionalization on biomolecule binding and recognition which affect the sensor sensitivity.