Три раза по десять
Бумажное аналитическое устройство найдет пикомоли аналита
ChemPort.Ru по материалам Chemical & Engineering News:
Paper Analytical Device Incorporates Electronic Components To Increase Sensitivity
Хотя аналитические устройства на бумажной основе и представляют собой дешевый способ определения химических веществ, зачастую их точности не хватает для детектирования соединений в низких концентрациях.
Для преодоления этой проблемы исследователям впервые удалось инкорпорировать дешевые электронные компоненты в бумажное устройство, что позволило увеличить чувствительность подобной системы и определять пикомолярные концентрации биомолекул.
В регионах с неразвитой инфраструктурой здравоохранения аналитические устройства на бумажной основе могут стать существенным подспорьем в работе врачей, позволяя им детектировать в крови пациентов редкие молекулы, являющиеся биомаркерами определенных заболеваний.
Однако, как отмечает Циньхуа Ю (Jinghua Yu), к сожалению, в ряде случаев существующие методы обнаружения отличаются рядом недостатков, ограничивающих их практическое применение. Дело в том, что бумажные индикаторы, меняющие цвет в присутствии определенных веществ в анализируемой смеси, отличаются невысокой чувствительностью, а устройствам, аналитический отклик которых заключается в генерации электрического сигнала, необходимо дорогое внешнее оборудование, задача которого усиливать этот слабый сигнал.
Ю с коллегами решил понизить стоимость бумажного устройства, создав такое аналитическое приспособление, которое может вырабатывать электрические отклики на определенное определяемое вещество, не используя дополнительное оборудование. Статья Lei Ge et al. Photoelectrochemical Lab-on-Paper Device Based on an Integrated Paper Supercapacitor and Internal Light Source опубликована в журнале Analytical Chemistry.
В устройстве, созданном китайскими исследователями, целевая молекула запускает целый каскад реакций, в результате которых генерируется свет. Устройство конвертирует этот свет в электрический ток, сила которого пропорциональна концентрации молекулы-мишени. Устройства дополнили устройство электронным компонентом – суперконденсатором, способным усиливать электрический ток. Этот суперконденсатор позволяет увеличить силу тока настолько, что ее можно измерить с помощью обычного портативного мультиметра. Суперконденсатор был получен за счет пропитки двух участков бумаги электролитическим гелем с последующим сгибанием бумаги таким образом, чтобы оба пропитанных участка оказались друг напротив друга.
Для анализа образца исследователи сначала смешали образец с наночастицами золота, покрытыми люминолом – соединением, излучающим свет в присутствии пероксида водорода, на наночастицы также были нанесены короткие одноцепочечные фрагменты ДНК, связывающиеся с определяемой молекулой-мишенью. Затем исследователи нанесли около 10 мкл смеси на участок бумаги, после чего свернули бумагу, совместив этот участок с участком бумаги, покрытым наночастицами сульфида кадмия, к которым также были привиты фрагменты ДНК, способные связаться с молекулой-мишенью. (Размеры биосенсора можно сравнить с положенной рядом монеткой в один юань диаметром около дюйма.)
После сворачивания бумажного детектора наночастицы CdS связываются с аналитом, что приводит к сближению двух типов наночастиц. На заключительном этапе исследователи добавляют раствор перекиси водорода в пространство между сложенными листочками бумаги, в результате чего излучение эмиссии возбуждает наночастицы CdS, и появляется электрический ток, который по электрической цепи идет к суперконденсатору, и его сила увеличивается.
Исследователи из группы Ю протестировали свое устройство на образцах сыворотки крови человека, в которые они внесли различное количество аденозинтрифосфата (АТФ); испытания показали, что минимальная концентрация АТФ, которую можно определить с помощью нового устройства, составляет 0,2 пикомоль/л. Ю добавляет, что анализ одного образца занимает 10 минут, а себестоимость изготовления такого устройства составляет 10 центов.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
27.03.2013