Биосенсоры для диагностики заболеваний создают в НГУ
Биосенсоры для диагностики заболеваний создают в НГУ
Научные сотрудники лаборатории физических основ энергетики Физического факультета НГУ проводят работы по созданию прототипов сенсоров, позволяющих оценивать состав капли биологической жидкости по динамике ее испарения. Эта разработка будет полезна и для других целей: охлаждения чипов в микроэлектронике и систем струйной печати водными растворами при формировании активных чувствительных слоев в биологических сенсорах.
Основные работы проводят студенты и аспиранты различных факультетов, а также ученые других подразделений и научных организаций. Эксперименты проводятся в лаборатории синтеза новых материалов Института теплофизики СО РАН, а моделирование – в Центре новых функциональных материалов НГУ. Финансирование осуществляется в рамках гранта РНФ «Развитие научных основ создания биосенсоров на базе графена».
Графен – это одноатомный слой графита, идеальный кандидат в качестве рабочей поверхности для различных сенсоров, поскольку у него высокая прочность, гибкость, химическая и термическая стойкость, а также высокие коэффициенты теплопроводности и электропроводности. Как двумерный материал графен автоматически обеспечивает компактность создаваемого датчика.
Как рассказал руководитель проекта, кандидат физико-математических наук Владимир Андрющенко, сейчас различные устройства стремительно «умнеют». Появляются роботы, беспилотники, технологии для умного дома и многое другое. Этим устройствам для взаимодействия с миром нужно иметь электронные органы чувств: осязание, слух, обоняние и вкус.
– Можно сказать, что в настоящее время первые две задачи успешно решены: электронный «глаз» и электронное «ухо» у нас уже есть. С электронным «носом» и «языком» дела обстоят несколько сложнее. Область интересов нашего коллектива как раз сосредоточена в развитии сенсорных приложений для создания анализаторов состава газа и жидкости, – отмечает ученый.
Исследователи участся по анализу структуры осадков высохших капель определять заболевания (такие работы уже есть). Например, высохшие капли слюны здоровой коровы и коровы, больной бешенством, сильно отличаются. Наличие патогенов будет влиять и на динамику испарения жидкости, предположили в НГУ. И пытаются создать относительно простой сенсор, позволяющий оценивать состав капли биологической жидкости по динамике ее испарения с подложек, покрытых графеном.
– Относительно недавно нами было показано, что графен существенно меняет проводимость при контакте с водой. Более того, оказалось, что графен также чувствителен не только к присутствию жидкости, но и к наличию ее потока. Поэтому естественным предположением было наличие подобного эффекта и для испаряющихся капель. Основной вопрос на первом этапе заключался в том, достаточно ли чувствителен графеновый датчик для определения изменений, характерных для испаряющихся капель, – пояснил Владимир Андрющенко.
Предположения ученых подтвердились. Опыт молекулярно-динамического моделирования, в том числе и биологических систем, который уже наработан учеными, поможет им разобраться в физике изучаемых процессов.
Сама по себе актуальность создания электронного «языка» очевидна, отметил ученый. Но объективные сложности в изучении и создании данной системы не позволяют существенно продвинуться в исследованиях. Основные проблемы – одновременное обеспечение достаточной чувствительности, селективности и компактности создаваемых сенсоров, ведь с создаваемым устройством взаимодействуют все молекулы жидкости. Тем не менее уже продемонстрирована принципиальная работоспособность подобных датчиков, что позволяет ученым НГУ находиться на уровне передовых исследований.
По информации пресс-службы НГУ
Фото из архива «Навигатора», автор Татьяна Осипова
Другие новости на тему
Комментарии