МФТИ сделал первые в мире биосенсорные чипы из меди и оксида графена - «Наука»

© Фото : Евгений Пелевин/ пресс-служба МФТИЮрий Стебунов, физик из МФТИ

МОСКВА, 10 апр – Новости Дня. Ученые из МФТИ создали сверхчувствительные биосенсоры на базе графена и меди, гораздо более дешевые и простые в изготовлении, чем их золотые аналоги, говорится в статье, опубликованной в журнале Langmuir.

Ученые из России создали биосенсор, вычисляющий инфекции за секунды"Мы не останавливаемся на научных исследованиях, наша разработка до конца года станет доступной для потенциальных потребителей. Предложенные нами технологии могут быть использованы для создания миниатюрных сенсоров и нейроинтерфейсов. Это то, над чем мы сейчас работаем", — заявил Юрий Стебунов из Московского Физтеха, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Биосенсоры представляют собой различные микрочипы и другие электронные приборы, способные распознавать химический состав и структуру сложных биологических молекул по тому, как они взаимодействуют со светом, электричеством и другими формами энергии.

Подобные датчики начали активно развиваться в последние годы, и сейчас физики, химики, биологи и инженеры работают над созданием не только простых приборов, способных находить следы различных опасных молекул и раковых клеток в организме, но и устройств, умеющих "сортировать" и определять видовой состав микробов и вирусов за секунды.

Главной проблемой всех подобных устройств, как рассказывают Стебунов и его коллеги, заключается в том, что все их ключевые элементы сегодня изготовляются из золота и других благородных металлов, отличающихся высокой химической инертностью и стойкостью к окислителям.

Графеновый биосенсор для поиска лекарства от ВИЧ и рака создали в МФТИ

Высокая стоимость золота – далеко не единственная и даже не главная проблема таких датчиков. В отличие от алюминия и меди, золото не совместимо с современными технологиями "печати" микрочипов, что фактически делает биосенсоры продуктами "ручной" работы, что резко повышает их цену и не позволяет производить их в больших количествах.

В свою очередь, медь и алюминий имеют свои собственные недостатки. Алюминий совместим только с ультрафиолетовыми источниками света, а тонкие пленки меди, как считали раньше физики, будут окисляться при контакте с воздухом и быстро приходить в негодность.

Российские ученые смогли решить эту проблему, поместив пластинку из меди внутрь своеобразного "сэндвича" из трех других материалов – стеклянной подложки с одной стороны, и тонкой прослойки из оксида кремния и графена – с другой.

Подобный прием не только защитил медь от окисления, но и заметно повысил чувствительность биодатчиков, позволив им достичь и даже превзойти уровень их золотых "конкурентов". Вдобавок, графен позволяет подобным сенсорам взаимодействовать с множеством белков и других биомолекул, которые не соединяются с оксидом кремния или медью.

Российские ученые начали работу над созданием "живых датчиков"

Работу этих датчиков ученые проверили на наборах различных коротких цепочек ДНК, отдельные буквы в которых были помечены при помощи особой версии авидина, белка, присутствующего в яйцах птиц и рептилий. Эти опыты показали, что биосенсоры считывали только "нужные" типы молекул и обладали сверхвысокой чувствительностью.

Как надеются ученые, их разработка найдет применение не только в лабораториях, но и станет базой для различных датчиков в смартфонах и устройств, помогающих мозгу человека "общаться" с электроникой.