​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Чехии и Франции создали крайне чувствительные сенсоры для свободных кислородосодержащих радикалов, способных нарушать работу клеток.

По словам исследователей, эти сенсоры — альтернатива традиционным аналитическим химическим методам анализа. В лабораторных условиях они показали чувствительность выше на четыре порядка. Этого удалось добиться за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса в сочетании с «ловушками» из органических соединений. Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical (IF: 6,393; Q1).

Свободные радикалы — это активные формы кислорода, обладающие очень мощной окислительной способностью. Они, как правило, являются своего рода побочными продуктами работы дыхательной цепи. Основным таким свободным радикалом является супероксид-радикал (O2·–). Сам по себе он не опасен, но в процессе химических превращений легко переходит в другие соединения с сильными окислительными свойствами. Они повреждают белки, нуклеиновые кислоты и липиды клеточных мембран.

«Поэтому в медицинских исследованиях важно детектировать сводные радикалы в биологических объектах, чтобы вовремя обнаружить начинающиеся изменения в органах, тканях и принять меры.

Классические методы аналитической химии позволяют детектировать радикалы в концентрации до 10-6, а в нашем случае нами была предложена минимальная определяемая концентрация 10-10. Соответственно, это чувствительнее на четыре порядка. По меркам химиков это большой шаг.

Основное отличие наших сенсоров в том, что их действие основано на эффекте поверхностного плазмонного резонанса», — говорит один из авторов статьи, инженер Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова.

Сами сенсоры — это пример гибридного материала, сочетающего в себе неорганические и органические элементы. Их основа — тонкая золотая пластинка с волнообразной поверхностью. На нее исследователи «посадили» органические соединения, выполняющие роль ловушек для свободных радикалов. Волнообразная поверхность пластинки эффективно возбуждает эффект поверхностного плазмонного резонанса. Он и делает сенсоры крайне чувствительными за счет эффекта гигантского комбинационного рассеивания.

«В данном случае органическая составляющая — это соединение с кратким названием TEMPO. Это простое и доступное модельное соединение, которое используется в других методах, но его никогда ранее не комбинировали с плазмон-активными субстратами. И вот это сочетание плазмонного эффекта и химических характеристик TEMPO дало нам нужный эффект», — поясняет ученый.

В дальнейшем исследователи намерены использовать свои сенсоры для обнаружения азотсодержащих и галогенсодержащих свободных радикалов, а также провести эксперименты, более близкие к реальным биологическим объектам.

«В Чехии мы также ведем переговоры с представителями пищевой промышленности. Ведь свободные радикалы являются маркерами того, что продукты, в частности мясо, испортились или близки к этому. И мы хотим попробовать протестировать наши сенсоры на пищевых продуктах», — говорит Ольга Гусельникова.

Добавим, исследование проводится в сотрудничестве с учеными из Университета химии и технологии Праги (Чехия) и Университета Экс-Марсель (Франция). Работа поддержана грантами Чешского научного фонда и по Программе повышения конкурентоспособности ТПУ.

Источники

Ученые создали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 25/09/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
РИА Томск (riatomsk.ru), 25/09/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры в "ловушками" для свободных радикалов
Новости России (news-life.ru), 25/09/2019
Томские специалисты разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
Поиск (poisknews.ru), 25/09/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
1k.com.ua, 27/09/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 27/09/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 30/09/2019
Созданы чувствительные сенсоры с "ловушками" для радикалов
Индикатор (indicator.ru), 30/09/2019
Созданы чувствительные сенсоры с "ловушками" для радикалов
Новости@Rambler.ru, 30/09/2019
FEFU scientists developed high-precision sensor based on laser-textured gold film
Eurekalert (eurekalert.org), 30/09/2019
Созданы чувствительные сенсоры с "ловушками" для радикалов: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 01/10/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
Nanonewsnet.ru, 01/10/2019
Ученые ТПУ разработали сенсоры с "ловушками" для свободных радикалов
SMIonline (so-l.ru), 01/10/2019

Похожие новости

  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1659
  • 28/10/2019

    Эксперимент на синхротроне поможет улучшить арсенид галлиевые сенсоры

    ​Радиофизик Анастасия Лозинская провела эксперимент на синхротроне Diamond Light Source в лаборатории Резерфорда — Эплтона в Великобритании. Она облучала пучком синхротронного излучения сенсор на основе арсенида галлия, компенсированного хромом (HR GaAs:Cr), созданный в ТГУ.
    92
  • 31/05/2018

    ​Ученые ТПУ улучшат разрешение оптических микроскопов

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Бангорского университета (Великобритания) предложили способ улучшить разрешение оптических микроскопов, работающих в режиме «на отражение», то есть способных визуализировать материалы, не пропускающие свет.
    547
  • 20/08/2019

    Физики из Франции, США и РФ изучат формирование и спектры озона

    Команда физиков из Франции, США, и России (Томск, ТГУ) исследует механизмы формирования и распада озона (O3), его характеристики и свойства на молекулярном уровне при взаимодействии с радиацией. Полученные результаты помогут осуществлять контроль качества озонового слоя, который участвует в формировании атмосферы и климата Земли, влияет на качество воздуха, охраняет планету от жесткого ультрафиолетового излучения.
    250
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1936
  • 13/09/2018

    Физики научились следить за пучками частиц, не замедляя их

    ​Международный коллектив ученых, в который вошли исследователи из Томского политехнического университета, добился прямого наблюдения так называемого дифракционного излучения Вавилова — Черенкова в видимом диапазоне.
    536
  • 29/06/2018

    Как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

    ​Исследование межзвездной среды, поиск экзопланет, изучение Солнечной системы - все это происходит в основном в лабораториях, где обрабатываются данные с межпланетных космических станций или мощных телескопов.
    666
  • 08/05/2019

    Ученые ТПУ и Италии исследуют новые композитные материалы на основе сахарного тростника

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Италии, Канады и Германии изучили теплофизические характеристики образцов новых композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника.
    451
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    2159
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    1372