Результаты исследований сотрудников Института – на страницах "Наука в Сибири".
"Не все вещества можно (да и нужно) видеть невооруженным глазом, но иногда это просто необходимо. Диабетики проверяют уровень глюкозы, врачи обнаруживают в выдыхаемом воздухе аммиак, указывающий на заболевание, а исследователи состояния окружающей среды — вредные газы или пестициды. Созданием точных сенсоров для обнаружения различных веществ занимаются ученые Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН совместно с зарубежными коллегами".
Для обнаружения различных веществ — как вредных, так и полезных — существуют специальные датчики. Несмотря на это перед учеными по-прежнему стоит проблема поиска более эффективных материалов для создания сенсоров, а также уменьшения времени и расширения пределов обнаружения необходимых соединений.
«Мы уже давно проводим подобные работы с фталоцианинами металлов — соединениями, зачастую использующимися в роли красителей и органических полупроводников. Их свойства помогают нам находить газы, присутствующие в воздухе (аммиак, сероводород) или водных растворах (пестициды), а также глюкозу, что важно для больных диабетом», — поясняет заведующая лабораторией спектроскопии неорганических соединений ИНХ СО РАН профессор РАН, доктор химических наук Тамара Валерьевна Басова.
Так, работая с глюкозой, ученые решили попробовать поднять предел обнаружения. Для этого они получили наночастицы диоксида кремния, имеющего пористую поверхность. Благодаря этому на ней в большем количестве мог закрепиться иммобилизированный фермент глюкозооксидазы, обеспечивающей специфичность к глюкозе (окисляющей только ее). Электроны, образующиеся в результате этой окислительно-восстановительной реакции, поступают на электрод при участии фталоцианина — медиатора (переносчика) электронов, способного обеспечить их передачу к поверхности.
Сверху наночастицы покрывались оболочкой из проводящего полимера, чтобы обеспечить поверхности проводящие свойства. Процесс передачи электронов отслеживался по электрическому сигналу, который зависит от концентрации глюкозы в пробе. Изготовленный биосенсор показал высокую чувствительность и селективность.
«В перспективе этот активный слой должен наноситься на электрод: в имеющихся сенсорах они съемные, поэтому внедрить новый электрод не будет проблемой», — добавляет Тамара Басова.
Для исследования газовых сенсоров ученые тоже используют фталоцианин: пленки этого соединения способны изменять проводимость при встрече с определяемым веществом. Когда тонкая пленка наносится на электроды, специалисты измеряют ее проводимость до и после помещения в атмосферу и по изменению сопротивления определяют сенсорный отклик: он увеличивается в зависимости от концентрации вещества. Точно так же исследователи разыскивают пестициды: по изменению показателя преломления пленки при погружении в водную среду можно делать выводы об их наличии.
Исследовательская группа, помимо ученых ИНХ СО РАН, включает в себя специалистов из университета Шеффилд Халлам (Великоритания) и Технологического университет Гебзе (Турция). Сотрудничество с этими организациями началось еще в 2000 году.
«В планах продолжать эти исследования, чтобы обнаруживать вещества даже при малых концентрациях, — заключает Тамара Басова. — Раньше нам хотелось достичь определения в 1 ppm (одну долю на миллион), а теперь — до 1\10 ppm. Это можно применить при неинвазивной диагностике: так, превышение содержания аммиака в выдыхаемом воздухе сигнализирует о наличии почечных патологий. Еще мы собираемся изучать другие газы в выдыхаемом воздухе, например сероводород, — он также является одним из сигналов наличия патологий некоторых органов пищеварения».
