En internationell grupp fysiker från Far Eastern Federal University (FEFU), Russian Academy of Sciences och Swinburne University of Technology (Australien) har utvecklat en teknik för fångst och kemisk analys av organiska och icke-organiska molekyler vid ultralåga koncentrationer. Artikeln presenterades i Nanoskala .

Upptäckten leder till mer produktiva lösningar inom mikrobiologi, medicin, kemi, och biokemi genom att erbjuda snabb identifiering av farliga och giftiga ämnen, cancermarkörer, och metaboliter av patogena mikroorganismer i spårkoncentrationer.

Använda teflon som ett substrat, laget skapade en speciell koncentratorplattform som möjliggör en miljonfaldig ökning av koncentrationen av molekylerna som identifieras. Tekniken minskar tiden som krävs för avancerade biokemiska analyser från flera dagar till bara några timmar.

"Nyckelelementet i koncentratorn är en mikro- och nanostrukturerad superhydrofil (vattenattraktiv) fälla omgiven av ett superhydrofobiskt (vattenavvisande) område, "förklarar Alexey Zhizhchenko, en forskningsassistent till Nanoteknologiska forsknings- och utbildningscentret, Ingenjörshögskolan, FEFU. "I vår koncentrator, en vanlig vätskedroppe spelar rollen som en behållare för kontrollerad transport av målmolekylerna till den superhydrofila fällan. Denna transport möjliggörs genom att styra droppens storlek och position under förångning, vilket uppnås genom att skräddarsy och optimera substratets vätningsegenskaper. Upp till 97 procent av målmolekylerna lokaliseras sedan på den lilla fällan, och deras koncentration ökar mer än 1 miljon gånger jämfört med dess ursprungliga värde. Detta leder till en dramatisk förbättring av det optiska svaret hos de infångade molekylerna. Genom att kombinera denna funktion med fällans mycket känsliga kemiska detekteringsegenskaper, forskare kan upptäcka och identifiera målämnen även om det bara finns några hundra molekyler i droppen. Dessutom, ytterligare optimering av koncentratorkonstruktionen kan potentiellt resultera i detektion av en molekyl.

Koncentratorplattformen tillverkas genom direkt laserinspelning på teflonunderlag med ultrakorte pulser. Processen kräver ingen tät laserfokusering och tar därför bara ett par minuter att slutföra. Tekniken är mångsidig, relativt billigt, och kan eventuellt användas för att göra nya generationer av biosensorplattformar för mycket noggranna och känsliga kemiska analyser.

Tidigare i år, samma forskargrupp, som en del av en internationell arbetsgrupp av forskare, utvecklat en teknik för att identifiera spårkoncentrationer av ämnen med hjälp av en svart kiselsubstratplattform. På grund av sin specifika morfologi, svart kisel förstärker Ramansignalen - ljuset som sprids av molekylerna som analyseras - och förvränger inte spektroskopiska resultat på grund av dess icke -invasivitet, vilket innebär att det inte reagerar med ämnet i fråga.