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

• Netopýři ve městě: Nový výzkumný projekt zkoumá soužití lidí a netopýrů
• Euraxess slaví výročí: 20 let pomáhá vědcům a vědkyním najít domov v Česku
• Biosmršť 2025: Vědci a veřejnost znovu spojí síly při mapování nepůvodních druhů
• Nová příručka Mentoring v medicíně cílí na kultivaci medicínského prostředí
• Říp jako zkamenělé lávové jezero: nový pohled na původ legendární hory
• Vědci z ÚOCHB předpovídají nový fyzikální jev
• Cílení na mechaniku nádorů naznačuje možnou cestu k léčbě rakoviny jater
• Mladý český vědec poprvé zdokumentoval největšího hlodavce Austrálie a Oceánie
• Akademie věd udělila medaile
• Arktické rostliny reagují na změnu klimatu nepředvídatelně