«Нанобусины» могут революционизировать сенсорные технологии
Исследователи Орегонского Государственного Университета нашли способы применения магнитным «нанобусинам» для выявления химически и биологически активных агентов. Их использование возможно в самых различных сферах, начиная от биотерроризма и заканчивая диагностикой, наблюдениями за окружающей средой, а также обеспечением водной и пищевой безопасности. В законченном виде переносной сенсор, похожий на те, что можно увидеть в научно-фантастических фильмах, с помощью единственного чипа будет способен производить те же действия, что и целая диагностическая лаборатория.
Данное исследование может революционизировать размер, скорость и точность систем химического обнаружения по всему миру. Новые открытия, связанные с данным микрожидкостным сенсором недавно были опубликованы в профессиональном журнале Сенсоры и Активаторы (Sensors and Actuators), а сам университет подал заявку на получение патента. Совместные исследования возглавлялись профессором химии Орегонского Государственного Университета Винсентом Ремхо и Паллави Дхагатом, доцентом Факультета Электроинженерии и Вычислительных Наук.
Ключом является использование способностей окисленных наночастиц ферромагнитного железа – невероятно мелких кусочков ржавчины. Использование данных частиц в новой системе не только позволяет с большой чувствительностью и выборочно выявлять химические вещества, кроме того, они могут стать частью системы интегрированных циклов, что позволит моментально отображать результаты.
«Используемые нами частицы в 1000 раз меньше тех, что используются в стандартных диагностических анализах, что позволяет сделать устройство переносным и использовать его вне лаборатории», — рассказал Ремхо, который также является помощником декана по исследовательским и дипломным программам при Научном Колледже Орегонского Государственного Университета.
«Не менее важным является тот факт, что данные частицы сделаны из железа», — сказал он. «Поэтому мы можем использовать магнитное поле и электронные системы для того, чтобы превратить их в сигнальное устройство, чтобы иметь мгновенный доступ к имеющейся информации». По словам Дхагата, данные открытия должны положит начало новым сенсорным технологиям, которые быстры, точны, дешевы, могут пойти в массовое производство и могут поместиться в руке.
«Сделанные нами открытия могут полностью изменить мир химического пробирования», — сказал Дхагат. Существующие способы пробирования довольно громоздки, занимают много времени и используют биохимические зонды, требующие дорогого оборудования, специалистов или сложной лаборатории для обнаружения или интерпретации.
В рамках нового подхода, крошечные наночастицы могут прикрепляться к биохимическим зондам и, следуя за ними по пятам, видеть найденное ими. При обнаружении искомого химического вещества используется «ферромагнитный резонанс», который позволяет с помощью электроники ретранслировать информацию в микрокомпьютер, а информация моментально выводится для пользователя. Данный метод не требует особых тонких пленок или сложной обработки материала, однако чувствительность остается чрезвычайно высокой и точной.
В сущности, систему можно использовать для обнаружения чего угодно в воздухе или в воде. И, с помощью конечного нантотехнологического продукта, самое обычное ржавое железо будет способно даже решать проблемы безопасности. Кроме того, с помощью данной новой технологии возможно скорое обнаружение химических токсинов, используемых в биотерроризме, таких как сибирская язва, рицин или черная оспа, обнаружение которых требует очень точных анализов.
Частично именно по этой причине работа поддерживается четырехгодичным грантом Лабораторией Военных Исследований, и ведется совместно с Орегонским Институтом Нано-исследований и Микротехнологий. Однако метод может использоваться также для улучшения контроля над коммерческой очисткой и подачей воды и для других потребностей, возникающих в таких сферах как контроль за состоянием окружающей среды, инспекция грузов, биомедицинское применение в медицинских исследованиях или оказании врачебной помощи, испытании лекарственных препаратов или для обеспечения безопасности продуктов питания.
Среди других исследователей Орегонского Государственного Университета, участвующих в данном проекте, следует упомянуть аспиранта в области электронной инженерии Тима Марра и аспирантку химического отделения Эшу Чаттерджи. По словам ученых, в ходе самого последнего исследования было найдено подтверждение данной концепции. В связи с этим ученые намерены продолжать микрожидкостные исследования для того, чтобы технология имела стабильный характер и смогла выдерживать продолжительное использование в полевых условиях.
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
