Чувствительность микрочипов можно увеличить в миллионы раз

Ученые из Принстонского университета разработали метод, позволяющий в миллионы раз увеличить чувствительность детекции различных веществ с помощью микрочипов, сообщает Lenta.Ru со ссылкой на статью в журнале Nanotechnology.

Поверхность под названием D2PA (disk-coupled dots-on-pillar antenna-array), разработанная учеными, состоит из кремниевой подложки, на которой равномерно расположены микроскопические стеклянные столбики диаметром около 60 нанометров. Сверху на них прикреплены золотые диски, из-за чего столбики напоминают микроскопические грибы. Поверхность стекла между ними также покрыта золотом. На боковых поверхностях столбиков закреплены золотые наночастицы диаметром от 10 до 15 нанометров.

Благодаря необычной структуре поверхности комбинационное рассеяние света с нее усиливается на много порядков. При облучении свет несколько раз отражается между металлическими диском и подложкой, проходя через несколько наночастиц золота, которые выступают в роли квантовых точек.

Ранее та же группа исследователей опубликовала работу, посвященную необычным физическим свойствам данной поверхности. На этот раз было показано, что они могут быть применены для создания микрочипов — сенсоров различных веществ.

Химический анализ с помощью таких устройств происходит следующим образом. К образцу добавляются антитела, специфично связывающиеся с интересующим веществом из раствора. Затем к раствору добавляются антитела-адапторы, связывающиеся с первыми антителами, и несущие маркер — например, флюоресцентный белок.

После этого в детекторе определяют флюоресценцию, интенсивность которой говорит о концентрации антител и, следовательно, изучаемого вещества. Поскольку поверхность D2PA может во много раз усиливать детектируемую флюоресценцию, это принципиально увеличивает минимальную чувствительность микрочипов.

Ученые надеются, что микрочипы, разработанные на основе поверхности D2PA, помогут детектировать токсины, онкомаркеры или частицы взрывчатых веществ. Работа авторов финансировалась Национальным научным фондом США и агентством DARPA, поддерживающим передовые исследования, которым может найтись применение в армии.