Химически сензор за носене е толкова добър, колкото златото

SERS в действие. SERS, или повърхностно усъвършенствана Raman спектроскопия, е метод за откриване на наличието на химикал непряко чрез използване на лазерна светлина и специализиран сензор. Златната мрежа осигурява идеална повърхност за измерване, тъй като не пречи на измерваното вещество. © 2022 Года и др.

Изследователите създадоха специален ултратънък сензор, извит от злато, който може да бъде прикрепен директно към кожата без дразнене или дискомфорт. Сензорът може да измерва различни биомаркери или вещества за извършване на химичен анализ върху тялото. Работи с помощта на техника, наречена Раманова спектроскопия, при която лазерната светлина, насочена към сензора, се променя леко в зависимост от това какви химикали присъстват върху кожата в този момент. Сензорът може да бъде фино настроен, за да бъде изключително чувствителен и е достатъчно здрав за практическа употреба.

Технологията за носене не е нищо ново. Може би вие или някой, когото познавате, носите смарт часовник. Много от тях могат да наблюдават определени здравословни проблеми като сърдечната честота, но в момента не могат да измерват химически сигнатури, които биха могли да бъдат полезни за медицинска диагноза. Умните часовници или по-специализираните медицински монитори също са сравнително обемисти и често доста скъпи. Подтикнат от такива пропуски, екип от изследователи от катедрата по химия в Токийския университет потърси нов начин да усети различни здравни състояния и въпроси на околната среда по неинвазивен и рентабилен начин.

12 квадратни изображения, всяко от които показва различен обект.

Разтеглив сензор. Макар и много тънък, златният наномеш сензор е много издръжлив и може да се разтяга и деформира, без да се счупи. Следователно, той може да бъде прилепен към много различни видове повърхности – не само човешка кожа – за различни сензорни цели. © 2022 Года и др.

„Преди няколко години попаднах на завладяващ метод за производство на здрави разтегливи електронни компоненти от друга изследователска група в Университета в Токио“, каза Лимей Лиу, гостуващ учен по време на изследването и в момента преподавател в университета Янджоу в Китай. „Тези устройства са изпредени от ултрафини нишки, покрити със злато, така че могат да бъдат прикрепени към кожата без проблем, тъй като златото не реагира и не дразни кожата по никакъв начин. Като сензори обаче те бяха ограничени до откриване на движение и ние търсихме нещо, което може да усети химически сигнатури, биомаркери и лекарства. Затова надградихме тази идея и създадохме неинвазивен сензор, който надмина нашите очаквания и ни вдъхнови да проучим начини за още по-добро подобряване на неговата функционалност.

Основният компонент на сензора е фината златна мрежа, тъй като златото е нереактивно, което означава, че когато влезе в контакт с вещество, екипът желае да измери – например потенциален биомаркер на заболяването, присъстващ в потта – то не променя химически това вещество . Но вместо това, тъй като златната мрежа е толкова фина, тя може да осигури изненадващо голяма повърхност за свързване на този биомаркер и тук идват другите компоненти на сензора.

Тъй като лазер с ниска мощност е насочен към златната мрежа, част от лазерната светлина се абсорбира, а друга се отразява. От отразената светлина повечето има същата енергия като входящата светлина. Въпреки това, част от входящата светлина губи енергия за биомаркера или друго измеримо вещество и несъответствието в енергията между отразената и падащата светлина е уникално за въпросното вещество. Сензор, наречен спектрометър, може да използва този уникален енергиен пръстов отпечатък, за да идентифицира веществото. Този метод за химическа идентификация е известен като Раманова спектроскопия.

„В момента нашите сензори трябва да бъдат фино настроени, за да откриват специфични вещества и ние искаме да увеличим чувствителността и специфичността още повече в бъдеще“, каза доцент Tinghui Xiao. “С това смятаме, че приложения като мониторинг на глюкозата, идеални за страдащи от диабет, или дори откриване на вируси, биха могли да бъдат възможни.”

„Също така има потенциал сензорът да работи с други методи за химичен анализ, освен с Раманова спектроскопия, като електрохимичен анализ, но всички тези идеи изискват много повече изследвания“, каза професор Кейсуке Года. „Във всеки случай се надявам, че това изследване може да доведе до ново поколение евтини биосензори, които могат да революционизират здравния мониторинг и да намалят финансовата тежест на здравеопазването.

Златен квадрат с различни нива на увеличение.

Златна мрежа отблизо. Златната наномеша при различни увеличения. Отделните влакна са около една петстотна от дебелината на човешката коса. © 2022 Года и др.

/ Публично съобщение. Този материал от организацията/автора/авторите, който е източник, може да бъде с характерен момент, редактиран за яснота, стил и дължина. Изразените възгледи и мнения са на автора(ите). Вижте изцяло тук.