Биосенсоры будущего

 


На прошлой неделе в журнале Nature ученые из Йельского университета сообщили о создании высокочувствительных биологических детекторов. Детектор был изготовлен из кремния с использованием традиционных средств и методов производства. Это говорит о потенциальной возможности наладить массовое производство подобных детекторов.

«Полагаясь на стандартные материалы и традиционные технологические приемы, гораздо проще снабдить портативные устройства наносенсорами с электронной начинкой, – говорит химик Марк Рид из Йельского университета. – Это позволяет найти разумное соотношение цены и мощности».

В основе биосенсора, созданного Ридом и его коллегами, лежат проводники толщиной 30 нм, покрытые антителпми или другими биомолекулами, способными улавливать определенные протеины. Эти рецепторы захватывают из раствора соответствующие протеины. Сенсоры регистрируют изменения, поскольку электрические заряды, накапливающиеся на протеинах, прерывают ток, текущий по проводникам. Рид проводит аналогию: если наступить на гибкий садовый шланг (но не упругий пожарный), можно остановить поток воды.

Эти биоэлектронные сенсоры регистрируют такую малую концентрацию, как 30 000 молекул свободных протеинов на кубический сантиметр, причем на получение результата уходят секунды. Это, по мнению Рида, сравнимо с чувствительностью других нанопроводниковых сенсоров. Детектор также способен распознавать клетки иммунной системы (по кислоте, которую они выделяют, вступая во взаимодействие с антителами). «Пока не существует другого способа сделать это столь быстро и с высокой производительностью, – говорит Тарек Рахмай, биоинженер из Йельского университета. – Именно это и радует нас больше всего».

Исследователи вырезали подложку устройства из высококачественного непроводящего материала и покрыли ее тонким слоем кремния. Они воспользовались стандартной технологией получения трафаретов, которые помещались на кремниевую подложку. Затем растворитель заливался поверх матрицы, чтобы вытравить проэкспонированную часть кремния.

Обычно после подобной обработки проводники остаются достаточно толстыми. Чтобы уменьшить их до наноразмеров, исследователи удалили шаблон и продолжили обработку растворителем. Рид говорит, что использование качественного материала для подложки и медленно действующего растворителя позволило им получить тонкие и ровные проводники, которые по данным параметрам превосходили аналогичные изделия других научных групп.

Когда мы сможем взять такие биосенсоры в руки? Рид не берется прогнозировать, но говорит, что это произойдет уже на его веку.

Дж. Р. Минкел

Источник: В мире науки