سایت NBIC-محققان توانستند حسگری برای شناسایی نوع مواد و ترکیب شیمیایی محیط اطراف بسازند. به کمک این حسگرها شناساگرها می‌توانند محیط آلوده به ویروس اطراف را به راحتی شناسایی کنند.
نانوزیست‌حسگر بسیارحساس برای شناسایی ویروس
به گزارش سایت فناوری‌های همگرا (NBIC) دو محقق جوان آزمایشگاه نانواپتیک و پلاسمونیک (MIPT)، دیمیتری فدائین و یوری استبونوف ، حسگر بسیار حساسی برای تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی مواد و تشخیص اجزای زیستی، مانند نشانگرهای بیماری ساختند. این نشانگرها زمانی که سیستم ایمنی پاسخی به بیماری‌های خطرناک مانند تومور‌های سرطانی ،ایدز،هپاتیت، تبخال و غیره می‌دهد؛ فعال می‌شوند.
با توجه به گفته سازندگان آن، حسگر می‌تواند تغییرات تنها چند کیلودالتونی جرم را ردیابی کند. یک دالتون تقریبا برابر با جرم یک پروتون یا نوترون است و چندهزاردالتون جرم یک پروتئین یا مولکول DNA است. بنابراین حسگر نوری جدید می‌تواند بیماری‌ها را قبل از هر روش دیگری تشخیص دهد.
شرح این دستگاه در مقاله‌ای در مجله Scientific Reports منتشر شد.
بر خلاف دستگاه‌های مشابه، حسگر جدید دارای هیچ اتصالات پیچیده‌ای نیست و می‌تواند از طریق یک فناوری تولید ساده مورد استفاده در میکروالکترونیک (CMOS) ساخته شود. این حسگر از دو بخش فوتونیک (یا پلاسمونیک) که یک موج‌بر برای هدایت و کنترل سیگنال نوری است و یک کنسول آویزان‌شده از این موج‌بر تشکیل‌شده‌است. یک تراشه چند میلیمتری گنجایش چندهزار حسگر، برای تشخیص ذرات یا مولکول‌های مختلف را خواهد داشت. قیمت آن هم با توجه به طراحی ساده، بستگی زیادی به تعداد حسگرها دارد، که بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از رقبای خود است.
کنسول آویزان‌شده یک نوار طولانی و نازک در ابعاد میکروسکوپی (۵ میکرومتر طول، عرض ۱ میکرومتر و ضخامت ۹۰ نانومتر) است که به یک تراشه متصل است. برای فهم چگونگی کار آن تصور کنید شما یک سر یک خط‌کش را محکم به لبه میز فشار می‌دهید و انتهای دیگر آن در هوا آزاد است. اگر شما سمت آزاد را با دست دیگر کشیده و رها کنید، خط‌کش شروع به نوسان در یک فرکانس خاص می‌کند. تنها تفاوت این دو، فرکانس نوسانات است که بستگی به مواد و هندسه دارد. فرکانس خط‌کش چند ده‌هرتز و در مقابل فرکانس چند مگا‌هرتزی کنسول است.
در طول نوسان، دو سیگنال نوری از طریق موج‌بر عبور می‌کند: یکی برای نوسان و دیگری برای خواندن اطلاعات حاصل‌شده. میدان الکترومغناطیسی ناهمگن یک گشتاور دو قطبی به کنسول وارد می‌کند که باعث نوسان کنسول می‌شود. سیگنال کنترلی سینوسی باعث نوسان کنسول در دامنه تا ۲۰ نانومتر می‌شود. این نوسانات مقادیر سیگنال دوم را مشخص می‌کند به‌طوری‌که قدرت خروجی آن که بستگی به موقعیت کنسول دارد.
از آنجا که تغییرات میدان مغناطیسی در این سیستم‌ها ده‌ها نانومتر است، محققان از اصطلاح “نانوفوتونیک” استفاده می‌کنند. بدون این موج‌بر و کنسول، تراشه نمی‌تواند کار کند. نوسانات کنسول، تعیین ترکیب شیمیایی محیطی که تراشه در آن قرار دارد را ممکن می‌سازد. دلیل این است که فرکانس ارتعاشات نه‌تنها به ابعاد و خواص مواد، بلکه به جرم سیستم نوسانی بستگی دارد که در طول یک واکنش شیمیایی بین کنسول و محیط‌زیست تغییر می‌کند. با قرار دادن مواد مختلف روی کنسول، محققان آن را وادار به واکنش با موادی خاص و یا حتی اشیا زیستی می‌کنند. به‌طوری‌که اگر پادتن ویروس خاصی روی کنسول قرار داده‌شود، ذرات آلوده محیط را شناسایی می‌کند. دامنه نوسانات بسته به ویروس و یا لایه‌ای از مواد شیمیایی روی کنسول بالاوپایین می شود.
محاسبات انجام‌شده توسط محققان نشان‌داد که این حسگر جدید حساسیت بالایی نسبت به تولید آسان و ابعاد کوچک خود دارد، که امکان استفاده از آن را در تمام دستگاه‌های قابل‌حمل مانند گوشی‌های هوشمند و دیگر وسایل الکترونیکی فراهم می‌کند
