Созданы чувствительные сенсоры с «ловушками» для радикалов

Berkeley Lab

Ученые из Томского политехнического университета в сотрудничестве с коллегами из Чехии и Франции создали крайне чувствительные сенсоры для свободных кислородосодержащих радикалов — соединений, которые могут разрушать изнутри живые клетки. Сенсоры помогут лучше анализировать присутствие этих опасных веществ в биологических организмах. Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical.

Свободные радикалы — это атомы или молекулы, лишенные одного или нескольких электронов на внешнем уровне. В живых организмах наиболее часто встречаются кислородные радикалы. Они, как правило, являются побочными продуктами работы дыхательной системы. Основным таким свободным радикалом является супероксид-радикал (O2). Сам по себе он не опасен, но в процессе химических превращений легко переходит в другие соединения с сильными окислительными свойствами, которые могут повреждать белки, нуклеиновые кислоты и липиды клеточных мембран.

«В медицинских исследованиях важно точно измерять уровень свободных радикалов в биологических объектах, чтобы вовремя обнаружить начинающиеся изменения в органах, тканях и принять меры. Классические методы аналитической химии позволяют детектировать радикалы в концентрации до 10-6, но мы нашли способ снизить этот порог до 10-10. Основное отличие наших сенсоров в том, что их действие основано на эффекте поверхностного плазмонного резонанса», — отмечает один из авторов статьи, инженер Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова.

Сами сенсоры, разработанные исследователями, представляют собой гибридный материал, сочетающий в себе неорганические и органические элементы. Их основа — тонкая золотая пластинка с волнообразной поверхностью. На нее исследователи «посадили» органические соединения, выполняющие роль «ловушек» для свободных радикалов. Волнообразная поверхность пластинки эффективно возбуждает эффект поверхностного плазмонного резонанса. Он и делает сенсоры крайне чувствительными, создавая эффект гигантского комбинационного рассеивания.

«В данном случае органическая составляющая — это соединение с кратким названием TEMPO. Это простое и доступное модельное соединение, которое используется в других методах, но его никогда ранее не комбинировали с плазмон-активными субстратами. И вот это сочетание плазмонного эффекта и химических характеристик TEMPO дало нам нужный эффект», — поясняет Гусельникова.

В будущем исследователи планируют использовать свою разработку для обнаружения азотсодержащих и галогенсодержащих свободных радикалов, а также провести эксперименты, более близкие к реальным биологическим объектам.

«В Чехии мы также ведем переговоры с представителями пищевой промышленности. Ведь свободные радикалы являются маркерами того, что продукты, в частности мясо, испортились или близки к этому. И мы хотим попробовать протестировать наши сенсоры на пищевых продуктах», — рассказывает исследовательница.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.