Forskare vid Tomsk Polytechnic University med kollegor från Tjeckien har utvecklat superkänsliga sensorer för att detektera enantiomerer, känd som "spegelmolekyler, " i läkemedel. Dessa molekyler kan minska läkemedelseffektiviteten eller till och med vara skadliga för människor. Experiment visade att de utvecklade sensorerna har hög känslighet jämfört med traditionella metoder. De använder organometalliska ramverk som fällor för enantiomerer. Studierna är publicerade i Tillämpade material idag .

Enantiomerer är molekyler med liknande formel och fysikaliska egenskaper, men de har olika rotationsriktningar för polariserat ljus. Därför, de är som spegelbilder av varandra. På grund av denna egenskap, enantiomerer kan resultera i vissa biologiska effekter.

Medförfattare Olga Guselnikova, en grupp docent Pavel Postnikov, säger, "Det här är kirala molekyler, varav de flesta ingår i medicinska substanser. Deras närvaro är strikt reglerad. Läkemedlet bör antingen inte innehålla enantiomerer alls, eller deras koncentration bör inte vara skadlig för hälsan. Så det borde finnas metoder för att snabbt och effektivt detektera enantiomerer. De nuvarande detektionsmetoderna inkluderar elektrokemiska tekniker och kromatografi. Deras detektionsgräns överstiger vanligtvis inte 10 ^-8 mol per liter. Våra sensorer visade en detektionsgräns på upp till 10 ^-18 , dvs. de är 10 storleksordningar känsligare. Dessutom, kromatografi är en dyr metod."

Sensorn är en tunn guldplatta med vågig yta. Teamet har använt sådana plattor i andra studier. Nu, forskarna har lyckats riva metallorganiska ramverk bestående av zinkjoner och organiska grundämnen. Detta är en porös struktur som fångar upp de målade ämnena. Det är möjligt på grund av den korrekt valda porstorleken i ramverket och den liknande kemiska naturen hos föreningarna som måste fångas upp.

Särskilt, forskarna genomförde experiment med ramverket som inkluderade mjölksyra. Den är optiskt aktiv, så de organometalliska ramverken baserade på dess enantiomerer kan vara en fälla för andra optiskt aktiva substanser. Denna sensorkonstruktion testades på ett antiparkinsonläkemedel och ett antal aminosyror.

Det räcker att droppa en lösning av det analyserade ämnet på plattan. Ytterligare analys kan utföras med hjälp av en bärbar Raman-spektrometer, vilket tar mindre än fem minuter.

"Vår sensor förstärker signalen för spektrometern samtidigt med två metoder. Det är en viktig del av denna studie. Å ena sidan, signalen förstärks fysiskt på grund av effekten av ytplasmonresonans som genereras av guldplattan. Å andra sidan, våra organometalliska ramar förstärker signalen kemiskt. Vi var en av de första som demonstrerade ett sensoriskt system som kombinerar två förstärkningsmetoder för Raman-signalen, " konstaterar forskaren.

Enligt Dr Guselnikova, dessa sensorer kan användas både för att kontrollera kvaliteten på läkemedel och miljöövervakning, dvs. för att upptäcka föroreningar i vatten och mark.