Химики «напечатали» сенсоры для нанообъектов

Молодые ученые из Университета ИТМО предложили новый тип оптических наносенсоров. Они работают за счет интерференции света в тонких пленках: этот эффект можно наблюдать в мыльных пузырях. Такие сенсоры можно быстро изготавливать при помощи струйного принтера и специально созданных чернил на основе диоксида титана. В перспективе разработанные сенсоры можно использовать для проведения биомедицинских экспресс-анализов. Результаты опубликованы в Nanoscale.

Создание чувствительных и недорогих сенсоров для биомедицинских исследований – одна из актуальных задач современной науки. В Университете ИТМО для этого адаптируют принцип, лежащий в основе работы обычного принтера. При помощи струйной печати ученые создают сложные системы для детекции нанообъектов.

Все начинается с приготовления специальных чернил из диоксида титана. При помощи струйной печати их наносят на кремниевую подложку в виде пленки толщиной 200-400 нанометров: это в сотни раз тоньше человеческого волоса. Из-за интерференции прозрачная пленка кажется цветной, а ее цвет зависит от толщины. Когда на поверхность пленки садится наноразмерный объект (наночастицы, бактериофаги) толщина меняется, а вместе с ней меняется и цвет. Используя специально разработанную шкалу, ученые могут по цвету пленки понять, сколько нанообъектов на нее осело и какого они размера.

Разработанный прототип сенсора способен проводить как качественный, так количественный анализ, хотя пока ещё не селективный. Ученые планируют иммобилизовать на поверхности пленки антитела для детектирования отдельных белков в биологических средах.

«Мы провели серьезную теоретическую работу: продумали концепцию, изучили много литературы. Поскольку в основе сложное физическое явление, мы работали не только как химики, но старались учитывать оптические, технологические и биологические аспекты. За счет этого мы смогли решить ряд технических трудностей при проведении эксперимента: подобрали параметры пленки и подложки, а также адаптировали ранее разработанные чернила. Дальнейшая наша работа будет направлена на адаптирование разработанной системы для биомедицинского применения сенсоров», – комментирует первый автор исследования Анна Фросинюк, магистрант лаборатории SCAMT Университета ИТМО.

Статья: Optical Interference-Based Sensors for Visual Detection of Nano-Scale Objects. Anna Frosinuk et al. Nanoscale. 22 Feb 2019.

Центр научной коммуникации
Архив по годам:
Пресс-служба