Сенсоры наночастиц предложено печатать на обычном принтере

Ученые из петербургского Университета ИТМО предложили новый тип оптических сенсоров наночастиц, работающих за счет интерференции света в тонких пленках: этот эффект можно наблюдать в мыльных пузырях. Такие сенсоры можно быстро изготавливать при помощи обычного струйного принтера и специально созданных чернил на основе диоксида титана.

Создание чувствительных и недорогих сенсоров для биомедицинских исследований – одна из актуальных задач современной науки. Ученые адаптировали для этого принцип, лежащий в основе работы обычного принтера.

Основным элементом предлагаемого устройства являются специальные чернила на основе диоксида титана. При помощи струйной печати их наносят на кремниевую подложку. Застывая они образуют тонкую пленку толщиной 200-400 нанометров: это в сотни раз тоньше человеческого волоса. Из-за интерференции прозрачная пленка кажется цветной, а ее цвет зависит от толщины. Когда на поверхность пленки садится наноразмерный объект (наночастицы, вирусы) толщина меняется, а вместе с ней меняется и цвет. Используя специально разработанную шкалу, ученые могут по цвету пленки понять, сколько нанообъектов на нее осело и какого они размера.

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 разработанный системы для биомедицинского применения сенсоров», – комментирует первый автор исследования Анна Фросинюк, магистрант лаборатории SCAMT Университета ИТМО.

Разработанный прототип сенсора способен проводить как качественный, так количественный анализ, хотя пока ещё не может различать, каких частиц в осадке сколько. Ученые планируют иммобилизовать на поверхности пленки антитела для детектирования отдельных белков в биологических средах.

Результаты опубликованы в журнале Nanoscale.