Ultracitlivé senzory na bázi grafenu: levnější a účinnější

Vědci z Akademie věd vyvinuli nový typ ultracitlivého senzoru, který dokáže změřit a identifikovat velmi malé množství molekul. Při jeho konstrukci použili grafen, což otevírá novou cestu pro vývoj vysoce účinných a biologicky šetrných biosenzorů. Výhodou nového typu senzoru je vysoká citlivost, nižší cena, možnost použití pro organické látky a přesnější odhalení nemocí. Experti studii publikovali v časopise Advanced Materials Interfaces.

Ultracitlivé senzory se nejčastěji používají v medicíně a ve farmakologii. Jsou to zařízení, která pomocí fyzikálně-chemických metod měří vlastnosti biologických látek. Signál ultracitlivého senzoru je zesilován pomocí nanočástic – obvykle zlata, stříbra či hliníku. Ty ale nejsou příliš vhodné pro analýzu biologických materiálů, protože biomolekuly s kovy reagují a jsou nestabilní.

Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR vyvinuli nový spektroelektrochemický senzor, který odstraňuje problémy s biosenzory obsahující kov. Využili k tomu dvojrozměrný materiál – grafen tvořený jednou vrstvou atomů uhlíku.

Ultracitlivý senzor funguje i při malé koncentraci molekul

Nový spektroelektrochemický senzor se skládá z vrstvy křemíku, na které je umístěna jedna vrstva grafenu. Při experimentu vědci vložili na grafen molekuly metylenové modři a měřili vlastnosti molekul pomocí Ramanovy spektroskopie. Použité materiály senzoru zajišťují unikátní optické vlastnosti. Při průchodu světla vrstvami se z grafenu uvolní elektron a přesune se do sledované molekuly. Tím signál výrazně zesílí.

„Během studie jsme do grafenu pouštěli elektrický proud a měřili jsme signál. Zjistili jsme, jak při měnícím se napětí měnila molekula svůj stav,“ vysvětluje postup experimentu Preeti Kaushik z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.

Vědci a vědkyně z výzkumné skupiny, která zkoumá neobvyklé vlastnosti dvojrozměrných materiálů, pokračují ve zlepšování tohoto ultracitlivého senzoru. V dalším kroku použijí proteiny a krevní buňky a zaměří se na to, aby senzor uměl ve vzorku rozpoznat také specifické druhy komplexnějších látek.

Odkaz na publikaci:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202200478

Více informací:

Preeti Kaushik (mluví anglicky)
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
preeti.kaushik@jh-inst.cas.cz
+420 266 053 475

Haider Golam (mluví anglicky)
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
haider.golam@jh-inst.cas.cz
+420 266 052 113

doc. RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
martin.kalbac@jh-inst.cas.cz

TZ ke stažení

Přečtěte si také

• Monografie rozkrývá vztahy mezi uměním a politikou v meziválečném Československu
• Akademie věd předá šest medailí, dvě zahraničním expertům
• Objev mini-neptunu a tajemství ztraceného horkého jupitera v systému TOI-2458
• Vědci objevili nový obří virus v římovské nádrži. Dostal jméno Budvirus
• Vědci odhalili klíčový protein pro vývoj nové generace antibiotik
• V Ústavu dějin umění zkoumají nejstarší fotografie z Městského muzea Polná
• Molekulární past na exotické kovy slibuje lepší diagnostiku a vývoj léčiv
• Jak se vzala voda na Zemi?
• Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet
• Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu