تولید حسگر جدید برای تشخیص ویروس‌های بسیار کوچک

محققان دانشگاه نیویورک با افزودن کره‌های نانومقیاس طلا روی یک دانه
میکروسکوپی شیشه، یک ابرحسگر ساخته‌اند که می‌تواند حضور حتی نمونه منفرد
از کوچک‌ترین ویروس‌های شناخته شده را نیز تشخیص دهد. این حسگر یک رفتار
نوری بسیار عجیب از خود نشان می‌دهد که به نام «حالت گالری نجوا» نامیده
می‌شود؛ این نام از گالری دایره‌ای معروف در کلیسای بزرگ سنت پل در لندن
گرفته شده است که در آن کوچک‌ترین نجوای کنار دیوار را می‌‌توان در تمام
نقاط اطراف گالری شنید.

مشابه همین حالت امواج نوری به شکل چرخشی درون دانه‌های شیشه‌ای کوچک
فرستاده شده و با فرکانس خاصی نوسان می‌کنند. همانگونه که یک شیء کوچک روی
سیم ویولن می‌تواند فرکانس ارتعاش آن را تغییر دهد (هرچند به مقدار بسیار
کم)، قرار گرفتن یک ویروس بسیار کوچک روی این حسگر فرکانس ارتعاش نور را
عوض می‌کند.

محققان با استفاده از حسگر اولیه شیشه‌ای توانستند ویروس بزرگی همچون
آنفلوآنزا را شناسایی کنند، اما حساسیت این حسگر در حدی نبود که بتواند
ویروس‌های کوچکی همانند ویروس فلج اطفال را تشخیص دهد.

این پژوهشگران توانستند با افزودن نانوکره‌های طلا به این حسگر شیشه‌ای
حساسیت آن را تا ۷۰ برابر افزایش دهند؛ این ذرات طلا نقاطی به‌نام «نقاط
داغ پلاسمونیک» ایجاد می‌کنند که در آن امواج نوری با امواج الکترون‌ها
کوپل می‌شوند. این حسگر هیبریدی نه تنها توانست حضور ویروس MS2 را شناسایی
کند (ویروس سبک در دنیای ویروس‌های RNA)، بلکه با اندازه‌گیری دقیق تغییر
فرکانس نور، وزن ویروس را نیز تعیین کرد. با انجام تنظیمات کوچک می‌تواند
از این حسگر در تشخیص پروتئین‌های منفرد استفاده کرد؛ از جمله این
پروتئین‌ها می‌توان به نشانگرهای زیستی سرطان اشاره کرد که مدت‌ها قبل از
بروز علائم این بیماری در خون ظاهر می‌شوند.

نتایج این تحقیق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است.