Используя оригинальную структуру цветочных лепестков, эксперты разработали основу для доступных и высокоточными сенсоров, которые можно применять как в медицине, так и в промышленности.
Медицинская сфера испытывает острую нужду в технологиях, позволяющих выявлять мельчайшие биохимические изменения внутри клеток. Современные датчики, используемые в этой области, часто имеют либо высокую стоимость производства, либо недостаточную эффективность фиксации клеток. Ученые МФТИ предложили инновационное решение этой проблемы, основываясь на природных нанотехнологиях, как указано на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Отечественные эксперты разработали методику, которая позволяет не только имитировать природные структуры, но и избирательно находить среди них наиболее оптимальные варианты. Процесс начинается с выбора подходящего естественного образца. С помощью мягкой литографии структура, подобная поверхности лепестка цветка, воспроизводится на силиконовой подложке. На неё наносятся золотые наночастицы, что значительно увеличивает чувствительность анализа.
«Мы перешли от интуитивного выбора к точному математическому описанию природных структур. Наш алгоритм позволяет рационально подбирать идеальный шаблон для конкретной задачи, будь то анализ крови или биопсия ткани», — комментирует первый автор исследования, старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Мария Баршутина.
Изучая различные растительные образцы с использованием нового метода, ученые обнаружили уникальные свойства лепестков фиалки трехцветной (Анютины глазки). Их структура отличается многослойностью и сочетает сложную наноструктуру. Это обеспечивает надежную фиксацию клеток с полузакрытыми микропорами диаметром примерно 8–10 мкм. Благодаря уникальному рельефу, созданный шаблон служит идеальной ловушкой для эритроцитов: клетки легко захватываются, а аналитический сигнал увеличивается в 2–7 раз по сравнению с аналогами.
Предлагаемое решение представляет собой экономичный подход к созданию современных диагностических инструментов. Отсутствие необходимости в дорогостоящем оборудовании значительно снижает затраты на производство датчиков. Такие сенсоры будут востребованы в компактных устройствах для быстрого анализа крови, которые необходимы медицинским учреждениям и крупным промышленным компаниям, включая нефтедобывающие и горнодобывающие предприятия, которым важно контролировать состояние здоровья сотрудников в труднодоступных районах.
Фото: hi-tech.mail.ru