Российские ученые предложили новый тип оптических наносенсоров. Они работают за счет интерференции света в тонких пленках: этот эффект можно наблюдать в мыльных пузырях. Такие сенсоры можно быстро изготавливать при помощи струйного принтера и специально созданных чернил на основе диоксида титана. В перспективе их можно использовать для проведения биомедицинских экспресс-анализов.

Статья ученых опубликована в журнале Nanoscale.

Создание чувствительных и недорогих сенсоров для биомедицинских исследований — одна из актуальных задач современной науки. В Университете ИТМО для этого адаптируют принцип, лежащий в основе работы обычного принтера. При помощи струйной печати ученые создают сложные системы для детекции нанообъектов.

Все начинается с приготовления специальных чернил из диоксида титана. При помощи струйной печати их наносят на кремниевую подложку в виде пленки толщиной 200–400 нанометров.

Из-за интерференции прозрачная пленка кажется цветной, а ее цвет зависит от толщины. Когда на поверхность пленки садится наноразмерный объект (наночастицы, бактериофаги) ее толщина меняется, а значит, становится другой и окраска. Используя специально разработанную шкалу, ученые могут по цвету пленки узнать количество осевших нанообъектов и их размер.

Разработанный прототип сенсора способен проводить как качественный, так и количественный анализ. Ученые планируют иммобилизовать на поверхности пленки антитела для детектирования отдельных белков в биологических средах.

«Мы провели серьезную теоретическую работу: продумали концепцию, изучили много литературы. Поскольку в основе — сложное физическое явление, мы работали не только как химики, но старались учитывать оптические, технологические и биологические аспекты. За счет этого мы смогли решить ряд технических трудностей при проведении эксперимента: подобрали параметры пленки и подложки, а также адаптировали ранее разработанные чернила. Дальнейшая наша работа будет направлена на адаптирование разработанной системы для биомедицинского применения сенсоров», — комментирует первый автор исследования Анна Фросинюк, магистрант лаборатории SCAMT Университета ИТМО.