Исследователи Токийского университета в Японии создали химический датчик из золотых нитей, действующий на основе комбинационного рассеяния света, в качестве нового способа неинвазивного и экономичного определения различных состояний здоровья и состояния окружающей среды. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Носимые технологичные устройства существуют уже достаточно давно, их распространенным примером являются смарт-часы. Многие из таких устройств могут отслеживать определенные параметры здоровья, такие как частота сердечных сокращений, но в настоящее время они пока что не способны измерять химические сигнатуры, которые могли бы быть полезны для медицинской диагностики.
Кроме того, «умные часы» и более специализированные медицинские мониторы относительно громоздки и часто довольно дороги. Из-за таких недостатков команда, включившая исследователей химического факультета Токийского университета, стала разрабатывать новый способ неинвазивного и экономичного определения различных состояний здоровья и состояния окружающей среды.
«Несколько лет назад я наткнулся на перспективный метод производства надежных растяжимых электронных компонентов, предложенный другой исследовательской группой Токийского университета. Эти устройства сплетены из сверхтонких нитей, покрытых золотом, поэтому их можно без проблем прикрепить к коже, поскольку золото никак не реагирует с кожей и не раздражает ее», – сказал Лимей Лю, приглашенный научный специалист, в настоящее время преподающий в Университете Янчжоу в Китае.
Он также пояснил, что как датчики эти устройства были ограничены обнаружением движения, тогда как в целях нового исследования стоял поиск того, что могло бы обнаруживать химические сигнатуры, биомаркеры и наркотики. «Но опираясь на эту идею, мы создали неинвазивный датчик, который превзошел наши ожидания», – отметил Лимей Лю.
Основным компонентом нового датчика является мелкая золотая сетка. Золото очень устойчиво к химическим реакциям, а это означает, что когда оно вступает в контакт с веществом, которое команда хочет измерить (например, биомаркером потенциального заболевания, присутствующим в поте), оно химически не изменяет это вещество. Поскольку золотая сетка очень тонкая, она может обеспечить удивительно большую поверхность для связывания этого биомаркера, и именно здесь вступают в действие другие компоненты датчика.
Когда маломощный лазер направляется на золотую сетку, часть его излучения поглощается, а часть отражается. Расхождение в энергии между отраженным и задержанным светом является уникальным для рассматриваемого вещества. Датчик-спектрометр может использовать полученный энергетический отпечаток для идентификации вещества. Этот метод химической идентификации известен как рамановская спектроскопия (SERS).
«В настоящее время наши SERS-датчики точно настроены для обнаружения конкретных веществ, и в будущем мы хотим еще больше повысить как чувствительность, так и специфичность. Мы думаем, что при этом станут возможными такие приложения, как мониторинг уровня глюкозы, идеально подходящие для больных диабетом, или даже обнаружение вирусов», — сказал доцент Тинхуэй Сяо.
«Новый датчик также может работать с другими методами химического анализа, помимо рамановской спектроскопии, такими как электрохимический анализ, но все эти идеи требуют гораздо большего изучения. В любом случае, я надеюсь, что это исследование может привести к новому поколению недорогих биосенсоров, которые могут произвести революцию в мониторинге здоровья и снизить затраты здравоохранения», – отметил профессор Кейсуке Года, руководитель исследования.