Сенсор на основе двумерного материала будет определять болезни сердца

IMEC

С помощью нового сенсора на основе теллурида молибдена можно обнаруживать соединения, указывающие на заболевания кровеносной системы. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

«Рамановская спектроскопия в биомедицинских исследованиях — альтернатива методам диагностики, основанным на иммуноферментном анализе или хроматографии. Она не требует сложного дорогостоящего оборудования, специальной подготовки проб, к тому же может использоваться как мобильный экспресс-метод. Обычно для рамановских спектрометров используют сенсоры на основе драгоценных металлов. Но в последние годы все более популярными становятся сенсоры на основе плоских, двумерных материалов, например графена. У них большая удельная поверхность, и они достаточно чувствительны. Тем не менее в этой области остается еще много неизвестного, и исследователи постоянно ищут новые материалы для сенсоров», — рассказала одна из авторов статьи, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова.

Ученые из Томского политехнического университета совместно с шотландскими и чешскими коллегами разработали сенсор на основе плоского двухмерного материала, которым стал теллурид молибдена. Он работает на принципах поверхностно усиленной рамановской спектроскопии. Дизайн предложенного сенсора прост: ученые нанесли на кремниевую подложку тонкие пленки теллурида молибдена. Толщина каждого слоя не превышала одного нанометра, а лучше всего работает сенсор из пяти слоев. Ученые испытали его возможности для обнаружения ситостерола, холестерина, сквалена и холестана. Накопление этих соединений в крови человека является ранним признаком развития сердечно-сосудистых заболеваний.

«Маркеры сердечно-сосудистых заболеваний — это гидрофобные соединения, они стремятся избежать контакта с водой. Из-за этого они неравномерно распределяются по поверхности сенсоров, и их трудно определить. Также они могут окисляться на поверхности сенсора, и часто их сигналы перекрываются с сигналами от подложки. Все это касается сенсоров на основе драгоценных металлов. В итоге мы получаем недостаточный предел обнаружения и воспроизводимости. А в случае с теллуридом молибдена нам удалось равномерно распределить модельный раствор по поверхности сенсора. И эксперименты показали, что мы можем определить маркеры с точностью до наномоля. Другими словами, присутствия одной молекулы маркера в миллиарде молекул раствора достаточно для получения качественного спектра и отслеживания молекулы», — объяснила Ольга Гусельникова.

Ученые отмечают, что их сенсор важен с точки зрения не только практического применения, но и фундаментальной науки. В предложенном сенсоре реализуется альтернативный механизм усиления рамановского сигнала химическим путем, тогда как сенсоры на основе золота или серебра используют сложный физический процесс. «Нужные нам молекулы маркеров взаимодействуют c поверхностью теллурида молибдена и образуют комплексные соединения на поверхности сенсора, которые далее детектируются с помощью рамановского спектрометра. Такой механизм дает более высокую селективность сенсора и позволяет обнаруживать молекулы с небольшими отличиями в структуре», — пояснила Ольга Гусельникова.

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.