IT202000015460A1

IT202000015460A1 - Metodo anticontraffazione e kit per l’attuazione di tale metodo

Info

Publication number: IT202000015460A1
Application number: IT102020000015460A
Authority: IT
Inventors: Mauro Moglianetti; Deborah Pedone; Pier Paolo Pompa
Original assignee: Fondazione St Italiano Tecnologia
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-26

Description

METODO ANTICONTRAFFAZIONE

E KIT PER L?ATTUAZIONE DI TALE METODO

DESCRIZIONE

Campo dell?Invenzione

La presente invenzione riguarda in generale il campo dei sistemi anticontraffazione, e pi? precisamente si riferisce a un metodo anticontraffazione comprendente una fase di rilevazione di pattern o motivi latenti su un prodotto commerciale o su un?etichetta apposta ad un prodotto, particolarmente efficace e rapido nella rilevazione, e ad un kit per l?attuazione di tale metodo.

Stato dell?Arte

La contraffazione ? un problema che colpisce pi? o meno fortemente ogni paese a livello globale e i pi? diversi campi merceologici, interessando dal settore delle tecnologie a quello di beni di consumo, quali vini, giocattoli o anche farmaci. Il fenomeno della contraffazione, pertanto, non costituisce solo un danno economico per i produttori degli articoli originali, ma pu? rappresentare anche un rischio per la salute umana in quanto i prodotti contraffatti sono realizzati con materiali di scarsa qualit?, o comunque non controllati. Di particolare rilevanza, il commercio di farmaci contraffatti sta aumentando in modo esponenziale, rendendo il problema sempre pi? importante e urgente da affrontare [1].

? stato calcolato che, in termini economici, la contraffazione degli articoli di moda e di elettronica porta a perdite di oltre 1 trilione all'anno [1]. Inoltre, circa il 10% dei prodotti di elettronica in commercio nel mondo non ? autentico: questo pone grossi problemi di sicurezza poich? pezzi contraffatti possono finire in sistemi ad alta tecnologia che controllano le risorse vitali di paesi, come centrali elettriche e acquedotti, oppure in sistemi di controllo dei sistemi di trasporto. In campo farmaceutico l'Organizzazione Mondiale della Sanit? ha stimato che circa il 10% dei medicinali e dei dispositivi medici commercializzati nel mondo sono contraffatti; questa percentuale sale poi all?allarmante valore di oltre il 50% se parliamo di medicinali in vendita su Internet [2].

Dati i numeri coinvolti e la globalit? del problema, per affrontarlo sono state numerose fino a oggi le proposte di soluzione. I metodi pi? comuni gi? sul mercato si basano sull?uso di etichette o tag anticontraffazione che tuttavia, dato il loro basso livello di complessit? e la facile prevedibilit?, si sono rivelati scarsamente efficaci poich? facilmente replicabili. Per ovviare a tale problema sono stati sviluppati anche tag molto complessi che, se da una parte sono ben pi? difficili da copiare, dall?altra sono, proprio per la loro complessit?, molto costosi da realizzare e anche complicati nell?uso, richiedendo strumenti per la rilevazione e personale specializzato.

Molte delle etichette anticontraffazione proposte fino a oggi sono basate sull?impiego di materiali e processi chimici. Ad esempio, nelle banconote vengono utilizzati inchiostri con sostanze luminescenti stampabili sulla carta della banconota e leggibili solo per irradiazione a determinate lunghezze d'onda. Un esempio di etichette di questo tipo che recentemente ha molto attirato l?attenzione dei ricercatori del settore sono i nanofosfori, una categoria di tagganti capace di emettere luce visibile per eccitazione nel vicino infrarosso [3]. Inoltre, grazie ai progressi nell'analisi biochimica, sono stati sviluppati di recente anche tagganti molecolari a base di DNA, peptidi e polimeri; questi tagganti sono particolarmente apprezzati poich?, anche quando aggiunti in tracce su un prodotto da etichettare a scopo anticontraffazione, presentano elevate capacit? di codifica e sicurezza [4].

Tuttavia, a fronte della maggior sicurezza, questi sistemi sono ancora clonabili e per di pi? molto complicati da utilizzare, in quanto richiedono sempre attrezzature e personale specializzato per la rilevazione.

Recentemente, sono state proposte come tagganti anticontraffazione anche sospensioni di precursori di polimeri coniugati, come ad esempio il polidiacetilene, applicabili sui prodotti da marcare mediante stampa a getto di inchiostro cos? da creare sul prodotto immagini latenti. Tali immagini, invisibili nelle normali condizioni d?uso, vengono trasformate in immagini di colore blu per esposizione a radiazioni UV a seguito della trasformazione dei precursori applicati sul prodotto nella forma di colore blu del polidiacetilene. Questi inchiostri, oltre alla necessit? di strumentazione essenziale alla rilevazione come descritto sopra per i precedenti sistemi, presentano inoltre un fenomeno detto termocromismo, sia irreversibile sia reversibile, ossia cambiano di aspetto e colore in seguito all?esposizione del prodotto al calore, dunque rappresentano una soluzione poco affidabile e stabile nel tempo [5].

Di recente ? stata proposta anche una nuova categoria di tag anticontraffazione, ossia le cosiddette funzioni fisiche non clonabili o PUF (Physical Unclonable Functions). Una funzione PUF ? una sorta di impronta digitale che rappresenta un?identit? unica per un prodotto al quale ? applicata. Tale funzione si basa su una marcatura fisica univoca, generata attraverso metodi chimici in un processo stocastico. Quando la funzione PUF assegnata al prodotto viene letta e il modello PUF corrispondente viene digitalizzato e memorizzato, la casualit? generata nel processo non deterministico garantisce l'impossibilit? di clonare la funzione PUF. Inoltre, una funzione PUF generata con metodi chimici si traduce in un marcatore anticontraffazione con una grande capacit? di codifica (ovvero un gran numero di tag univoci) a causa della casualit? e dell'ampio spazio dei parametri offerto dalla chimica della soluzione. La caratteristica fisica unica ? di solito un modello random 2D o 3D di nano- o micro-strutture, che d? origine a letture ottiche diverse necessarie alle rilevazioni della struttura.

Un esempio di funzione PUF utilizza perline di vetro di 500 ?m di diametro incapsulate in una resina epossidica che creano motivi a chiazze random sulla superficie del prodotto, mediante esposizione alla luce. Tali motivi sono praticamente unici per quella tipologia di prodotto e impossibili da clonare.

Un altro esempio di funzione PUF ? stato realizzato con nanoparticelle di oro colloidale applicate mediante drop casting [6]. La distribuzione casuale del nanomateriale crea in questo caso dei punti distribuiti casualmente che vengono rilevati mediante microscopia ottica. Utilizzando un algoritmo che misura le distanze relative tra i punti, vengono cos? creati e memorizzati dei tags univoci utilizzati come PUF.

Utilizza un concetto similare il sistema basato su nanofili di Ag rivestiti di silice, applicati mediante drop casting su un film sul quale sono stati precedentemente creati dei segni mediante fotolitografia. I motivi random prodotti dalla disposizione casuale del nanomateriale sono stati studiati mediante microscopia ottica e sono stati utilizzati come PUF. Oltre al motivo random di nanofili di Ag, viene aggiunto in questi sistemi anche un secondo strato di sicurezza che incorpora coloranti fluorescenti all'interno del guscio di silice che riveste i nanofili, aumentando cos? la capacit? di codifica.

Certamente l?utilizzo dei PUF ha un limite importante nel fatto che per confermare l?autenticit? di un prodotto cos? marcato si deve autenticare la funzione PUF e per far questo ? importante la rilevazione e la lettura strumentale. La frequenza di autenticazione e la collocazione a cui questa deve essere fatta impongono dei limiti ai tempi di lettura e ai costi per l?apparecchiatura richiesta. Tuttavia, data l?impossibilit? di clonare questi sistemi, li rende comunque di grande interesse, specie per categorie di prodotti di fascia alta di mercato oppure laddove la qualit? e la sicurezza del prodotto sono imprescindibili, come in campo farmaceutico. Pertanto, c?? un grande fermento intorno a questi sistemi per superare altri suoi limiti intrinseci, ossia la limitata capacit? di codifica, nel senso che in questi sistemi PUF non vi sono abbastanza tags unici per proteggere un vasto numero di prodotti e la disponibilit? di tags di elevata stabilit?. Infatti, lo strumento che effettua la rilevazione deve essere in grado di registrare risposte multiple e deve essere stabile: il taggante dovrebbe infatti dare le stesse risposte nella prima come nella centesima lettura.

Alla luce di quanto esposto sopra, l?esigenza di disporre di un metodo anticontraffazione sicuro, ma anche poco costoso e facile da utilizzare, ? ancora molto sentita a livello globale e non risolta dai sistemi sviluppati a oggi.

Sommario dell'invenzione

Ora la Richiedente ha messo a punto un metodo anticontraffazione le cui caratteristiche sono descritte in dettaglio nel seguito, che risolve le problematiche descritte sopra per i metodi noti, in particolare la complessit? e lentezza nella rilevazione delle marcature grazie all?impiego di un kit molto semplice da utilizzare e che non necessita di alcuna strumentazione per la fase di rilevazione.

In particolare, il metodo e il kit di questa invenzione consentono in circa 1 minuto e con una semplice rilevazione di tipo colorimetrico senza uso di strumenti ottici, di determinare l?autenticit? o meno di un prodotto, velocizzando la fase di rilevazione delle marcature dei sistemi noti nel settore, con un?efficacia elevata nella rilevazione.

Allo stesso tempo, il metodo e il kit di questa invenzione sono di facile utilizzo, e rendono pi? semplice la fase di rilevazione delle marcature rispetto ai metodi noti, fino ad oggi utilizzati, senza richiedere alcuno strumento o apparecchiatura per la rilevazione n? operatori specializzati.

Rappresenta pertanto oggetto dell'invenzione un metodo anticontraffazione, le cui caratteristiche essenziali sono definite nella prima delle rivendicazioni annesse.

Ulteriore oggetto dell?invenzione ? un kit per realizzare il metodo anticontraffazione di cui sopra e un sistema anticontraffazione PUF, le cui caratteristiche essenziali sono definite dalle rispettive rivendicazioni indipendenti qui annesse.

Ancora un ulteriore oggetto di questa invenzione ? un substrato avente un motivo latente predeterminato o un motivo latente casuale per la realizzazione del metodo anticontraffazione di cui sopra; e l?uso di questo substrato per l?allestimento di etichette di sicurezza anticontraffazione da apporre su prodotti commerciali; le cui caratteristiche essenziali sono definite nelle rispettive rivendicazioni indipendenti qui annesse.

Altre importanti caratteristiche del metodo anticontraffazione, del kit, del sistema PUF, del substrato con motivi latenti e del suo uso secondo l'invenzione sono riportate nella seguente descrizione dettagliata e definite nelle rivendicazioni dipendenti qui annesse.

Breve descrizione delle figure

Figura 1: schema delle fasi di processazione di un substrato con motivo random con il metodo dell?invenzione come descritto in Esempio 1 in cui (a) rappresenta la preparazione della soluzione di nanoparticelle, (b) la deposizione della soluzione sul substrato a formare un motivo random, (c) la rilevazione del motivo mediante incubazione del substrato nella soluzione B, e (d) lo scolorimento del motivo mediante incubazione con la soluzione C di antiossidante;

Figura 2: illustrazione del substrato con motivo random processato in laboratorio con il metodo dell?invenzione come descritto in Esempio 1, in cui (a) rappresenta il substrato prima della formazione del motivo random mediante deposizione delle nanoparticelle e da (b) a (d) sono come in figura 1;

Figura 3: schema delle fasi di processazione di un substrato con motivo predeterminato con il metodo dell?invenzione come descritto in Esempio 2, in cui (a) rappresenta la preparazione della soluzione di nanoparticelle, (b) la deposizione della soluzione sul substrato a formare un motivo predeterminato, (c) la rilevazione del motivo mediante incubazione del substrato nella soluzione B, e (d) lo scolorimento del motivo mediante incubazione con la soluzione C di antiossidante;

Figura 4: illustrazione del substrato con motivo predeterminato processato in laboratorio con il metodo dell?invenzione come descritto in Esempio 2, in cui (a) rappresenta il substrato prima della formazione del motivo predeterminato mediante deposizione delle nanoparticelle e da (b) a (d) sono come in figura 3.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Il metodo e il kit dell?invenzione sono basati sull?uso di una reazione chimica nota che ? l?ossidazione con H2O2 di 3,3?,5,5?-tetrametilbenzidina (indicata anche nel seguito con la sigla TMB) catalizzata da nanoparticelle di platino; tale reazione produce un cambiamento di colore a partire dalla soluzione di partenza di H2O2 e TMB che ? incolore ad una colorazione blu intensa della soluzione finale ottenuta per aggiunta del catalizzatore, in cui ? presente la specie ossidata di TMB a cui ? dovuta la colorazione blu.

I principi alla base di tale reazione chimica, utilizzando per? nanoparticelle di un composto organico di rame come catalizzatore, sono descritti anche nella pubblicazione di Zhixia Yao et al. (2019) Analytical methods 11:1697. Il sistema di colore blu ottenuto con tale reazione viene utilizzato poi come piattaforma per la rilevazione di acido ascorbico: l?aggiunta di tale molecola antiossidante alla soluzione blu provoca infatti una rapida perdita della colorazione a causa della riduzione della specie ossidata di TMB ad opera dell?acido ascorbico che contemporaneamente si ossida ad acido deidroascorbico.

La stessa reazione chimica ? inoltre stata descritta nella domanda di brevetto Internazionale N. WO 2018/172904, dove ? alla base di un metodo colorimetrico per quantificare la concentrazione di antiossidanti in un campione sotto esame, in particolare fluidi biologici o cibi. In pratica, il campione sotto esame contenente antiossidanti, a contatto con perossido di idrogeno e TMB, causa una inibizione parziale o totale della reazione di ossidazione del TMB, con una riduzione conseguente e proporzionale della colorazione blu dovuta alla specie ossidata di TMB.

Per quanto ? a conoscenza dei presenti inventori, tale reazione chimica nota non ? mai stata descritta n? suggerita per l?applicazione in campi diversi da quelli sopra menzionati, tanto meno nel settore dei metodi anticontraffazione.

La presente invenzione utilizza la reazione sopra descritta in un metodo anticontraffazione per verificare l?autenticit? di un prodotto comprendente un substrato con un motivo latente predeterminato oppure un motivo latente casuale. Il metodo di questa invenzione comprende le seguenti fasi:

i) fornire detto substrato in cui detto motivo latente predeterminato oppure detto motivo latente casuale comprende nanoparticelle catalitiche aventi attivit? enzimatica simile a perossidasi;

ii) depositare su detto substrato una soluzione comprendente almeno un agente ossidante e almeno un substrato cromogenico di perossidasi;

iii) rilevare detto motivo latente predeterminato oppure detto motivo latente casuale mediante sviluppo di una colorazione in corrispondenza di detto motivo. Nell?ambito della presente invenzione, con l?espressione ?motivo latente? si intende un motivo o pattern nascosto realizzato sulla superficie di un prodotto, o di un?etichetta apposta su un prodotto quale segno di autenticit?, che non ? visibile nelle normali condizioni di uso del prodotto ma lo diventa nelle condizioni di rilevazione previste dal metodo dell?invenzione. Tale motivo latente pu? essere ad esempio un logo o un marchio, che lega l?autenticit? del prodotto riportante il motivo latente al suo produttore autorizzato, oppure pu? essere qualsiasi altro segno distintivo dell?autenticit? del prodotto. In tal caso la fase iii) del presente metodo consiste nel rilevare ad occhio nudo il motivo latente sviluppatosi a seguito del cambiamento di colore.

Il motivo latente pu? anche essere un motivo latente casuale per realizzare un sistema PUF. In questo caso il substrato pu? essere considerato come una matrice, che pu? essere suddivisa in un determinato numero di celle, tra le quali sono scelte le celle in cui depositare la soluzione con le nanoparticelle per formare il motivo latente casuale o random. Il motivo random ? registrato cos? che, quando esso diventer? visibile una volta che la soluzione rivelatrice nella fase ii) del metodo verr? distribuita sulla superficie del substrato, si potr? riconoscere se il prodotto ? autentico o meno. Inoltre lo stesso motivo random potr? essere riprodotto pi? e pi? volte.

Nel caso il substrato dell?invenzione preveda un motivo latente random, la suddivisione del substrato in forma di matrice in tante celle ? utile poich? un maggior numero di celle permette di avere a disposizione pi? possibilit? per la definizione di motivi randomici diversi nella stessa superficie del substrato, con una pi? elevata capacit? di codifica. In una forma realizzativa preferita di questa invenzione, la matrice del substrato ? suddivisa in almeno 25 celle, che corrispondono a una matrice 5x5. Ancor pi? preferibilmente, il numero di celle della matrice sul substrato, per fornire una capacit? di codifica ancora pi? alta, dovrebbe essere di 49, che corrisponde a una matrice 7x7.

Per facilitare la rilevazione e il riconoscimento visuale del motivo latente random, le celle in cui ? presente il motivo sono preferibilmente distanziate l?una dall?altra di almeno circa 0.2 mm, pi? preferibilmente di almeno circa 0.5 mm.

Quando il substrato comprende un motivo latente random, la fase iii) del metodo pu? consistere di una rilevazione ad occhio nudo oppure, preferibilmente, il substrato pu? essere parte di un sistema di autenticazione PUF comprendente mezzi di lettura, elaborazione e immagazzinamento di dati configurati per riconoscere il motivo 2D formatosi con lo sviluppo della colorazione.

Secondo l?invenzione il motivo latente sul substrato pu? essere realizzato mediante deposizione di una soluzione di nanoparticelle catalitiche aventi attivit? enzimatica simile a perossidasi, ad esempio una soluzione acquosa di nanoparticelle metalliche catalitiche aventi tale attivit?, cos? che le nanoparticelle assorbite sul substrato formino il motivo desiderato. Tali nanoparticelle possono essere ad esempio scelte nel gruppo consistente di nanoparticelle di platino, palladio, iridio, rutenio, ossido di ferro, ossido di cerio, grafene, fullerene, nanotubi di carbonio, nanopunti di carbonio, ossido di vanadio, ossido di manganese, solfuro di molibdeno, ossido di cobalto, strutture metallorganiche (metallorganic framework, MOF), quali ad esempio [Cu(PDA)(DMF)], e loro leghe o miscele.

In una forma realizzativa preferita di questa invenzione, le nanoparticelle catalitiche deposte sul substrato a formare il motivo latente sono scelte nel gruppo consistente di nanoparticelle di platino, palladio, iridio, ossido di ferro, ossido di cerio e loro miscele o leghe. Ancor pi? preferite sono le nanoparticelle di platino, di palladio o di loro leghe. Risultati ottimali sono ottenibili con nanoparticelle di platino per la loro efficiente e selettiva attivit? di catalasi e perossidasi. Inoltre, le nanoparticelle di platino sono prodotte con una sintesi semplice e poco costosa e sono stabili, mantenendo la loro attivit? catalitica invariata anche quando sottoposte a condizioni di pH e temperatura estreme. In presenza di un agente ossidante, in particolare di perossido di idrogeno, le nanoparticelle di platino sono in grado di catalizzare la reazione di ossidazione di substrati cromogenici di perossidasi, come TMB, con una affinit? persino pi? alta rispetto alle perossidasi biologiche.

Tipicamente, le nanoparticelle dell?invenzione sono di forma sferica, ma non ci sono particolari limitazioni nella forma che essere possono avere. Il loro diametro pu? essere ad esempio compreso tra circa 1.5 nm e 150 nm, preferibilmente tra circa 60 nm e 110 nm, ancor pi? preferibilmente esse hanno diametro di circa 100 nm.

Per realizzare un substrato con un motivo latente secondo l?invenzione, viene depositata sul substrato una soluzione A, ad esempio una soluzione acquosa, delle nanoparticelle sopra descritte, che sono preferibilmente nanoparticelle sferiche di platino. Tale soluzione A pu? avere ad esempio una concentrazione di nanoparticelle compresa nell?intervallo tra circa 0.1 nM e circa 1000 nM, preferibilmente nell?intervallo tra circa 100 nM e circa 500 nM. La quantit? di soluzione tipicamente depositata su un substrato per realizzare il motivo latente ? compresa nell?intervallo tra circa 0.1 ?L e circa 100 ?L, e preferibilmente ? di circa 1 ?L.

Nel caso in cui si voglia realizzare un motivo latente random su un substrato suddiviso in celle come sopra descritto, in ciascuna cella prescelta per accogliere le nanoparticelle, si dovrebbe preferibilmente deporre una goccia di volume tra circa 0.1 ?L e 0.5 ?L.

Per ottenere una adesione ottimale delle nanoparticelle al substrato, una fase di asciugatura pu? seguire la deposizione della soluzione che le contiene. Tale fase di asciugatura pu? essere condotta vantaggiosamente anche a temperatura ambiente.

In una forma realizzativa particolare della presente invenzione, un substrato pu? avere un motivo latente random in cui il motivo comprende celle con una quantit? diversa di nanoparticelle deposta, cos? da ottenere nella fase di rilevazione una diversa intensit? della colorazione a seconda della quantit? di nanoparticelle, ossia maggiore ? la quantit? di nanoparticelle presenti su una cella tanto pi? intensamente colorata sar? la rilevazione.

In una forma realizzativa, una colorazione a bassa intensit? pu? essere ottenuta depositando ad esempio una goccia di 1?L con una concentrazione di nanoparticelle di platino in un intervallo compreso fra 0.0001 ?? e 0.05 ??, preferibilmente 0.01 ??. In un?altra forma realizzativa, una colorazione ad elevata intensit? pu? essere ad esempio ottenuta depositando una goccia di 1?L con una concentrazione di nanoparticelle di platino in un intervallo compreso fra 0.05 ?? e 1 ??, preferibilmente 0.1 ??.

Intensit? diverse alla rilevazione successiva possono essere ottenute anche variando il volume della goccia e/o il numero di gocce utilizzate al fine di ottenere una variazione della concentrazione di platino presente sul substrato.

Nell?ambito della presente invenzione le espressioni ?colorazione a bassa intensit?? e ?colorazione ad alta intensit?? possono essere definite in relazione al cosiddetto sistema RGB per la quantificazione dei colori, in base al quale ogni colore pu? essere definito esprimendolo come composto da diverse quantit? dei tre colori base rosso, verde e blu.

Pi? precisamente, in questo sistema RGB ogni colore pu? essere definito specificandone le relative quantit? dei colori base rosso (R=Red), verde (G=Green) e blu (B=Blue) che lo compongono con un valore numerico in una scala da 0 a 255. In accordo con tale sistema RGB, con l?espressione ?colorazione a bassa intensit?? come usata qui, si intende una colorazione avente tipicamente i valori RGB riportati nella seguente Tabella 1, ottenuti utilizzando una luce bianca come sorgente di illuminazione:

Tabella 1

In accordo con il sistema RGB, con l?espressione ?colorazione ad elevata intensit?? come usata qui, si intende invece una colorazione avente tipicamente i valori RGB riportati nella seguente Tabella 2, ottenuti utilizzando una luce bianca come sorgente di illuminazione:

Tabella 2

Resta inteso che eventuali valori RGB relativi alle stesse colorazioni ma registrati utilizzando sorgenti luminose diverse, quali luci calde come la luce solare, i led rossi, le lampade a incandescenza o simili, saranno diversi mentre ai fini delle definizioni nella presente invenzione sono da considerarsi i valori RGB registrati con una sorgente di luce bianca.

Questa modulazione dell?intensit? della rilevazione colorimetrica semplicemente controllando la quantit? di nanoparticelle deposte, fa s? che si disponga per uno stesso substrato di un numero maggiore di tags rispetto alla forma realizzativa in cui il motivo latente viene formato da celle tutte con la stessa quantit? di nanoparticelle. Ci? permette una pi? elevata capacit? di codifica quando il substrato dell?invenzione ? utilizzato in un sistema PUF. Se ad esempio si suddivide la matrice di un substrato come una matrice 10x10, a formare 100 celle e si crea un motivo latente con le nanoparticelle lasciando vuote alcune celle, e deponendo le nanoparticelle nelle altre celle a due concentrazioni diverse per ottenere una colorazione pi? intensa e una meno intensa, ci? corrisponde ad una capacit? di codifica che ? 3<100>, ossia pi? di 10<47 >combinazioni.

L?agente ossidante nella fase ii) del metodo di questa invenzione pu? essere ad esempio un agente ossidante scelto nel gruppo consistente di perossido di idrogeno, acido perossimonosolforico, acido peracetico, t-butilidroperossido, perossido di bario, perossido di sodio, perossidisolfato di potassio, e loro miscele. Preferibilmente, l?agente ossidante ? perossido di idrogeno.

Il substrato cromogenico di perossidasi pu? invece essere scelto ad esempio nel gruppo consistente di 3,3?,5,5?-tetrametilbenzidina (TMB) e suoi derivati, 3,3?-diamminobenzidina (DAB), 3-ammino-9-etilcarbazolo, p-fenilendiammina/catecolo, 4-cloronaftolo, acido omovanillico, acido 2,2?-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-solfonico), ortofenilen diammina, rosso Amplex, amminoetilcarbazolo, e loro miscele.

Secondo una forma realizzativa preferita dell?invenzione, il substrato cromogenico di perossidasi ? TMB.

In questa invenzione la rilevazione del motivo latente di nanoparticelle catalitiche ? realizzata depositando una soluzione B comprendente almeno un agente ossidante ed almeno un substrato cromogenico di perossidasi fino allo sviluppo di colorazione del motivo. In caso di mancata colorazione del substrato, il motivo latente ? assente, dunque il prodotto su cui ? apposto il substrato potrebbe non essere autentico ma frutto di contraffazione. Nel caso in cui il motivo latente sia presente, segno di un prodotto autentico, si sviluppa invece una intensa colorazione, ben visibile anche ad occhio nudo dopo un tempo di incubazione variabile ad esempio tra circa 0.1 e circa 5 minuti, e tipicamente di circa 1 minuto. Nelle aree del substrato dove ? stata aggiunta la soluzione B ma non era presente il motivo latente, non viene rilevato alcun cambiamento di colore. Nel caso di un substrato con motivo latente random, ciascuna cella nella matrice in cui ? suddiviso il substrato, come sopra descritto, pu? essere o meno colorata per aggiunta della soluzione B a seconda che contenga o meno il motivo, ossia le nanoparticelle.

La fase di rilevazione del motivo latente nella fase iii) del metodo di questa invenzione viene tipicamente condotta ad occhio nudo, senza necessit? di alcuna strumentazione.

In una forma realizzativa particolare, la soluzione B utilizzata nella fase ii) del presente metodo comprende inoltre un tampone, che preferibilmente ? un tampone acetato. Quando la soluzione B comprende un tampone, questa pu? essere ad esempio preparata aggiungendo prima il substrato cromogenico alla soluzione del tampone, quindi la soluzione acquosa dell?agente ossidante.

Quando presente, il tampone nella soluzione B di questa invenzione ? presente in una concentrazione compresa ad esempio tra circa 0.01 M e circa 1 M, preferibilmente tra circa 0.05 M e 0.3 M, ad un pH compreso ad esempio tra 1 e 7, e preferibilmente tra 3 e 5.5.

In una particolare forma realizzativa l?agente ossidante nella soluzione B ? invece presente ad una concentrazione nell?intervallo 0.01-10 M. Preferibilmente l?agente ossidante ? presente nella soluzione B ad una concentrazione 0.8-2 M.

Per quanto riguarda il substrato cromogenico di perossidasi, esso pu? essere ad esempio presente nella soluzione B a una concentrazione nell?intervallo 0.1-100 mM, e preferibilmente nell?intervallo 1-10 mM.

Questa soluzione B contenente l?agente ossidante, l?agente cromogenico ed eventualmente il tampone, viene quindi depositata sul substrato di cui si vuole verificare l?autenticit? ad esempio in una quantit? compresa tra 1 ?L e 2000 ?L.

Secondo una forma realizzativa preferita di questa invenzione, il presente metodo anticontraffazione comprende inoltre una fase iv) di deposito su detto motivo latente, dopo lo sviluppo della colorazione, di una soluzione comprendente almeno un agente antiossidante, fino ad ottenere il completo scolorimento.

Tale trattamento con una soluzione antiossidante consente il ritorno del substrato alla condizione iniziale, in cui il motivo latente non ? visibile. Questa forma realizzativa del presente metodo ? evidentemente molto vantaggiosa nel caso in cui il metodo venga attuato su prodotti di consumo, quali abiti, etichette di bottiglie di vino o di medicinali, ecc., che potranno cos? essere reimmesse in commercio dopo la verifica di autenticit? che, grazie al trattamento antiossidante, non avr? lasciato alcuna traccia sul prodotto. Inoltre, il presente metodo ? ripetibile pi? volte sullo stesso substrato, che pu? essere ricolorato in un test successivo senza perdere di efficacia e sensibilit?.

La soluzione antiossidante, di seguito indicata anche come soluzione C del presente kit, comprende appunto almeno un agente antiossidante scelto ad esempio nel gruppo consistente di acido ascorbico, glutatione, cisteina, omocisteina, trolox, acido urico, tiocianato, tocoferoli, tocotrienoli, e loro miscele.

In una forma realizzativa preferita di questa invenzione, la soluzione antiossidante ? una soluzione acquosa di acido ascorbico. L?acido ascorbico presenta infatti una specifica e forte capacit? di antiossidante, dovuta alla presenza nella molecola del gruppo enediolo. In presenza della specie ossidata di TMB sul substrato, l?acido ascorbico si ossida ad acido deidroascorbico e si riforma il TMB incolore.

L?agente antiossidante ? presente nella soluzione C ad esempio in una concentrazione compresa tra circa 0.1 mM e circa 100 mM, preferibilmente tra circa 0.5 mM e circa 2 mM. Tale soluzione antiossidante pu? essere depositata sul substrato oggetto di verifica anticontraffazione in una quantit? compresa tra circa 1 ?L e circa 1500 ?L.

Oggetto di questa invenzione ? inoltre un kit per la realizzazione del metodo anticontraffazione descritto sopra, comprendente: la soluzione B comprendente almeno un agente ossidante e almeno un substrato cromogenico di perossidasi, come sopra descritte per la formazione e la rilevazione del motivo latente; e la soluzione C comprendente almeno un agente antiossidante, come sopra descritta, per lo scolorimento del motivo latente e il ritorno del substrato allo stato originario.

Ulteriore oggetto di questa invenzione ? un substrato avente un motivo latente predeterminato o un motivo latente casuale per la realizzazione del metodo anticontraffazione sopra descritto, in cui il motivo latente comprende nanoparticelle catalitiche aventi attivit? enzimatica simile a perossidasi.

Nell?ambito di questa invenzione con il termine ?substrato? si intende qualsiasi substrato avente almeno una superficie in un materiale in grado di assorbire le nanoparticelle sulla sua superficie e di trattenerle per un periodo di tempo indefinito.

Tale materiale pu? essere vantaggiosamente scelto nel gruppo consistente di carta da filtro, membrana di nitrocellulosa, membrana di cellulosa rigenerata, plastica porosa, materiali plastici quali polipropilene, polistirene, polietilene, e policarbonato, e vetro.

Questo substrato pu? essere parte stessa di un prodotto commerciale oppure pu? consistere di un?etichetta di sicurezza anticontraffazione da apporre su un prodotto commerciale, di particolare valore economico o di cui si deve comunque garantire una provenienza per ragioni di qualit? e sicurezza del prodotto.

E? evidente come il metodo di questa invenzione possa realizzarsi in maniera estremamente semplice, con il solo ausilio di un kit di soluzioni, utilizzabili in qualsiasi luogo, anche da addetti non tecnicamente qualificati e senza necessit? di alcuna strumentazione.

La rilevazione effettuata con il metodo e il kit dell?invenzione sono infatti basate su una reazione colorimetrica che permette di ottenere una colorazione blu intensa del motivo latente presente sul substrato autentico, che ? perfettamente visibile anche ad occhio nudo.

Un ulteriore vantaggio, non meno importante dal punto di vista pratico e commerciale, ? la perfetta reversibilit? della colorazione per semplice aggiunta di una ulteriore soluzione sul motivo latente emerso grazie alla colorazione blu. Tale ulteriore soluzione scolora il motivo ritornando alla situazione iniziale di invisibilit? del motivo. Una volta che ? stato sottoposto al test anticontraffazione, il prodotto commerciale sul quale ? apposto il substrato non avr? subito alcun danno e potr? essere commercializzato al pari degli altri prodotti non testati. Inoltre, ulteriori test potranno essere condotti dopo il primo, senza perdere di efficacia nella rilevazione del motivo latente.

Inoltre, il metodo di questa invenzione ? estremamente rapido, consente in circa 1 minuto e con una semplice rilevazione di tipo colorimetrico senza uso di strumenti ottici, di determinare l?autenticit? o meno di un prodotto, velocizzando la fase di rilevazione delle marcature dei sistemi noti nel settore.

Allo stesso tempo, l?efficacia della rilevazione ? molto elevata, la colorazione del motivo latente ? molto intensa, cos? come il suo scolorimento ? totale, senza lasciare tracce sul prodotto.

La presente invenzione rappresenta pertanto una soluzione ottimale da ogni punto di vista, e consente di superare gli inconvenienti messi in evidenza sopra nel descrivere lo stato dell'arte.

I seguenti esempi sono forniti allo scopo di illustrare la presente invenzione senza tuttavia costituirne una limitazione.

ESEMPIO 1

Preparazione di un sistema PUF con motivo latente casuale e relativo metodo di rilevazione

Il substrato sul quale ? stato creato un motivo latente casuale era una membrana quadrata in nitrocellulosa, di 5 cm di lato, sulla quale ? stata disegnata una matrice 10x10. Ciascuna cella era quindi un quadrato di 0.5 cm di lato. In figura 1 ? illustrato in modo schematico il substrato con la matrice disegnata ed i vari passaggi di seguito descritti.

Sono state preparate due soluzioni acquose a diversa concentrazione di nanoparticelle di platino aventi diametro di 100 nm, una a concentrazione 0.01 ?M e l?altra a concentrazione 0.1 ?M. Gocce da 0.5 ?L ciascuna delle due soluzioni sono state depositate casualmente in alcune delle celle della matrice.

Si ? lasciato asciugare il substrato a 25?C quindi la membrana ? stata incubata con 2 ml di una soluzione B, contenente 2 mM di TMB e 1M di perossido di idrogeno. Dopo 1 minuto a temperatura ambiente, il cambiamento di colore nelle celle contenenti le nanoparticelle poteva essere rilevato ad occhio nudo, come mostrato in figura 2 (c), cos? come poteva essere rilevata una diversa intensit? della colorazione.

La matrice ? stata quindi fotografata con uno smartphone e l?immagine ottenuta ? stata immagazzinata in un database di immagini archiviate in una memoria elettronica. La matrice fotografata ? stata anche trasformata da un elaboratore elettronico in una matrice matematica assegnando il numero 2 al colore blu intenso, 1 a una colorazione blu intermedia e 0 all?assenza di colore.

Il substrato ? stato quindi incubato con 2 mL di una soluzione acquosa di acido ascorbico 1mM per 1 minuto, ottenendo il completo scolorimento del motivo casuale (figura 2 (d).

Tale matrice ? stata anche utilizzata per una verifica di anticontraffazione in cui, dopo lo sviluppo con la soluzione B, la registrazione dell?immagine ottenuta, e l?elaborazione in una matrice matematica di numeri, si ? operato un confronto con la matrice ?autentica?, prima registrata nel database, mediante uno smartphone o un elaboratore elettronico, potendo cos? rilevare la corrispondenza delle due matrici, e quindi l?autenticit? della seconda matrice registrata.

Esempio 2

Preparazione di un substrato con motivo latente predeterminato e relativo metodo di rilevazione

Il substrato sul quale ? stato creato un motivo latente predeterminato rappresentante la scritta ?IIT?, acronimo del nome della Richiedente, era una membrana quadrata in nitrocellulosa.

Si ? lasciato asciugare il substrato a 25?C quindi la membrana ? stata incubata con 2 mL di una soluzione B, contenente 2 mM di TMB e 1M di perossido di idrogeno. Dopo 1 minuto a temperatura ambiente, il cambiamento di colore nelle celle contenenti le nanoparticelle poteva essere rilevato ad occhio nudo, cos? come poteva essere rilevata una diversa intensit? della colorazione. In particolare ? ben visibile in figura 4 (c) come sia visibile la scritta IIT, con una intensit? di colorazione decrescente dalla prima lettera all?ultima, proporzionalmente alla concentrazione di nanoparticelle depositate sul substrato.

Il substrato ? stato quindi incubato con 2 mL di una soluzione acquosa di acido ascorbico 1 mM per 1 minuti, ottenendo il completo scolorimento della scritta (figura 4 (d).

La presente invenzione ? stata fin qui descritta con riferimento a una forma preferita di realizzazione. ? da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall?ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Un metodo anticontraffazione per verificare l?autenticit? di un prodotto comprendente un substrato con un motivo latente predeterminato oppure un motivo latente casuale, detto metodo comprendendo le seguenti fasi:

ii) depositare su detto substrato una soluzione B comprendente almeno un agente ossidante e almeno un substrato cromogenico di perossidasi; iii) rilevare detto motivo latente predeterminato oppure detto motivo latente casuale mediante sviluppo di una colorazione in corrispondenza di detto motivo.

2. Il metodo della rivendicazione 1, comprendente inoltre una fase iv) di deposito su detto motivo latente, dopo lo sviluppo della colorazione, di una soluzione C comprendente almeno un agente antiossidante, fino ad ottenere il completo scolorimento.

3. Il metodo della rivendicazione 1 o 2, in cui detta soluzione C comprende almeno un agente antiossidante scelto nel gruppo consistente di acido ascorbico, glutatione, cisteina, omocisteina, trolox, acido urico, tiocianato, tocoferoli, tocotrienoli, e loro miscele, preferibilmente acido ascorbico.

4. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette nanoparticelle nella fase i) sono scelte nel gruppo consistente di nanoparticelle di platino, palladio, iridio, ossido di ferro, ossido di cerio e loro miscele o leghe.

5. Il metodo della rivendicazione 4, in cui dette nanoparticelle sono scelte tra nanoparticelle di platino, palladio e loro leghe, preferibilmente sono nanoparticelle di platino.

6. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette nanoparticelle hanno diametro compreso tra 1.5 nm e 150 nm, preferibilmente tra circa 60 nm e 110 nm, pi? preferibilmente di 100 nm.

7. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette nanoparticelle hanno diversa concentrazione in aree diverse di detto motivo latente, cos? da rilevare colorazioni di diversa corrispondente intensit? in detta fase iii) su aree diverse di detto motivo.

8. Il metodo della rivendicazione 7, in cui una colorazione a bassa intensit? ? ottenuta depositando 1?L di una soluzione di nanoparticelle di platino avente concentrazione compresa tra 0.0001 ?? e 0.05 ??, preferibilmente di 0.01 ??, mentre una colorazione ad elevata intensit? ? ottenuta depositando 1?L di una soluzione di nanoparticelle di platino avente concentrazione compresa tra 0.05 ?? e 1 ??, preferibilmente di 0.1 ??.

9. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto agente ossidante nella soluzione B ? scelto nel gruppo consistente di perossido di idrogeno, acido perossimonosolforico, acido peracetico, t-butilidroperossido, perossido di bario, perossido di sodio, perossidisolfato di potassio, e loro miscele; preferibilmente ? perossido di idrogeno.

10. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto substrato cromogenico di perossidasi nella soluzione B ? scelto nel gruppo consistente di 3,3?,5,5?-tetrametilbenzidina (TMB) e suoi derivati, 3,3?-diamminobenzidina (DAB), 3-ammino-9-etilcarbazolo, p-fenilendiammina/catecolo, 4-cloronaftolo, acido omovanillico, acido 2,2?-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-solfonico), ortofenilen diammina, rosso Amplex, amminoetilcarbazolo, e loro miscele; preferibilmente ? TMB.

11. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase iii) ? condotta ad occhio nudo.

12. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase iii) di rilevare un motivo latente random ? condotta da un sistema di funzioni fisiche non clonabili (Physical Unclonable Function, PUF) comprendente mezzi di lettura, elaborazione ed immagazzinamento di dati configurati per riconoscere il motivo 2D formatosi a seguito dello sviluppo della colorazione.

13. Kit per la realizzazione del metodo definito nelle rivendicazioni 1-12, comprendente una soluzione B comprendente almeno un agente ossidante e almeno un substrato cromogenico di perossidasi, e una soluzione C comprendente almeno un agente antiossidante.

14. Un substrato avente un motivo latente predeterminato o un motivo latente casuale per la realizzazione del metodo anticontraffazione come definito nelle rivendicazioni 1-12, in cui detto motivo latente comprende nanoparticelle catalitiche aventi attivit? enzimatica simile a perossidasi.

15. Il substrato della rivendicazione 14, comprendente una superficie di un materiale atto ad assorbire e trattenere dette nanoparticelle, scelto nel gruppo consistente di carta da filtro, membrana di nitrocellulosa, membrana di cellulosa rigenerata, plastica porosa, materiali plastici quali polipropilene, polistirene, polietilene, e policarbonato, e vetro.

16. Uso di un substrato come definito nelle rivendicazioni 14-15, per l?allestimento di etichette di sicurezza anticontraffazione da apporre su prodotti commerciali.

17. Un sistema anticontraffazione comprendente un substrato avente un motivo latente casuale come definito nelle rivendicazioni 14-15 e mezzi di lettura, elaborazione ed immagazzinamento di dati, detti mezzi essendo configurati per riconoscere un motivo 2D formatosi da detto motivo latente casuale a seguito dello sviluppo della colorazione nel metodo definito nelle rivendicazioni 1-12.