Исследователи Университета Турку (Финляндия) совершили значительный прорыв в технологии разделения одностенных углеродных нанотрубок, что может революционизировать разработку высокоточных сенсоров для непрерывного мониторинга здоровья. Углеродные нанотрубки, представляющие собой наноматериал из одного атомного слоя графена, свернутого в цилиндрическую структуру, обладают уникальными электрическими и химическими свойствами, которые делают их идеальными для создания биосенсоров.
Основная проблема использования нанотрубок в сенсорных технологиях заключалась в том, что процесс производства создает смесь проводящих и полупроводниковых нанотрубок с различной хиральностью — способом, которым графеновый лист свернут в цилиндрическую структуру. Хиральность напрямую определяет электрические и химические свойства нанотрубок, что критически важно для их применения в сенсорах.
Коллегиальный исследователь в области материаловедения Хан Ли разработал методы разделения нанотрубок с различной хиральностью. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, демонстрируют успешное различение двух типов углеродных нанотрубок с очень близкой хиральностью — 6.5 и 6.6 — и определение их электрохимических свойств.
«Несмотря на незначительную разницу в хиральности, свойства этих нанотрубок оказались существенно различными», — отмечает докторант-исследователь Джу-Ён Со. Исследовательская группа создала сенсоры, полностью состоящие из нанотрубок, а не гибридные конструкции, и достигла точного контроля над концентрацией нанотрубок в материале.
В ходе исследований выяснилось, что нанотрубки типа 6.5 оказались более эффективными в адсорбции дофамина по сравнению с типом 6.6. Адсорбционная способность является решающим фактором при анализе веществ с очень низкими концентрациями, что особенно важно для биомедицинских применений.
Точный контроль свойств углеродных нанотрубок позволяет тонко настраивать сенсорный материал для обнаружения изменений в концентрации конкретных веществ с повышенной чувствительностью. Текущая цель исследователей — разработка более точных сенсорных материалов для обнаружения гораздо более низких концентраций биомаркеров. Например, женские гормоны присутствуют в концентрациях в миллионы раз меньших, чем глюкоза, что требует сверхчувствительных сенсоров для их надежного обнаружения.
Это исследование стало первой демонстрацией того, что электрохимический отклик сенсоров зависит от хиральности нанотрубок. В будущем вычислительные модели могут определять оптимальную хиральность для каждой измеряемой молекулы, что позволит создавать высокоспециализированные сенсоры для различных биомаркеров.
Группа «Материалы в технологиях здравоохранения» Университета Турку сосредоточена на разработке поверхностей имплантатов и сенсорных технологий. Их текущие исследования направлены на создание более чувствительных и точных сенсорных материалов, которые сохраняют функциональность в биологических средах, что открывает путь к непрерывному мониторингу здоровья с беспрецедентной точностью и надежностью.
Изображение носит иллюстративный характер
Основная проблема использования нанотрубок в сенсорных технологиях заключалась в том, что процесс производства создает смесь проводящих и полупроводниковых нанотрубок с различной хиральностью — способом, которым графеновый лист свернут в цилиндрическую структуру. Хиральность напрямую определяет электрические и химические свойства нанотрубок, что критически важно для их применения в сенсорах.
Коллегиальный исследователь в области материаловедения Хан Ли разработал методы разделения нанотрубок с различной хиральностью. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, демонстрируют успешное различение двух типов углеродных нанотрубок с очень близкой хиральностью — 6.5 и 6.6 — и определение их электрохимических свойств.
«Несмотря на незначительную разницу в хиральности, свойства этих нанотрубок оказались существенно различными», — отмечает докторант-исследователь Джу-Ён Со. Исследовательская группа создала сенсоры, полностью состоящие из нанотрубок, а не гибридные конструкции, и достигла точного контроля над концентрацией нанотрубок в материале.
В ходе исследований выяснилось, что нанотрубки типа 6.5 оказались более эффективными в адсорбции дофамина по сравнению с типом 6.6. Адсорбционная способность является решающим фактором при анализе веществ с очень низкими концентрациями, что особенно важно для биомедицинских применений.
Точный контроль свойств углеродных нанотрубок позволяет тонко настраивать сенсорный материал для обнаружения изменений в концентрации конкретных веществ с повышенной чувствительностью. Текущая цель исследователей — разработка более точных сенсорных материалов для обнаружения гораздо более низких концентраций биомаркеров. Например, женские гормоны присутствуют в концентрациях в миллионы раз меньших, чем глюкоза, что требует сверхчувствительных сенсоров для их надежного обнаружения.
Это исследование стало первой демонстрацией того, что электрохимический отклик сенсоров зависит от хиральности нанотрубок. В будущем вычислительные модели могут определять оптимальную хиральность для каждой измеряемой молекулы, что позволит создавать высокоспециализированные сенсоры для различных биомаркеров.
Группа «Материалы в технологиях здравоохранения» Университета Турку сосредоточена на разработке поверхностей имплантатов и сенсорных технологий. Их текущие исследования направлены на создание более чувствительных и точных сенсорных материалов, которые сохраняют функциональность в биологических средах, что открывает путь к непрерывному мониторингу здоровья с беспрецедентной точностью и надежностью.
