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俄罗斯研发新型生物传感器 可立即得出检测结果

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-11-14浏览次数:715

俄罗斯科学家开发了一种新的激光技术,用于制造新型光学生物传感器,可在几秒钟内识别传染病。该装置利用红外线显示有害细菌和病毒,可广泛用于需要连续监测大量乘客的机场等大型交通枢纽。该研究发表在期刊《激光物理快报》上。

俄罗斯开发新的生物传感器

通过在由天然矿物萤石支撑的透明基板上沉积常规的微孔银纳米膜来制造传感器。将生物材料样品(例如刮擦的鼻粘膜样品)置于膜上。然后在普通实验室中将该薄膜暴露于红外光谱仪的红外光下。通过将光谱通过样本,研究人员可以推断出特定细菌或病毒的存在。

为了证明新的生物传感平台可以立即检测到病原微生物,科学家们使用一种常见的细菌进行金黄色葡萄球菌的实验。

这种快速分析可广泛用于大型交通枢纽,例如机场,其中不断需要对循环乘客进行健康监测。目前,这是通过使用热成像相机跟踪体温来实现的。发烧乘客可能是潜在的感染源。在这种情况下,需要进行明确的分析,以确定该人是否真的生病或其他原因。使用现有方法(例如聚合酶链式反应方法)研究生物材料需要数天时间。相比之下,这项新技术可以立即提供测试结果。

该研究由机械和光学科学大学,国家核研究大学,列别杰夫物理学院和莫斯科物理科学研究所的科学家领导,并与莫斯科传染病临床医院密切合作。

这种新型生物传感器的另一个优点是其灵敏度。 “光学生物传感器可以使用我们的技术检测单个细菌,”Lebedev物理学院机械和光学科学与激光实验室激光技术与仪器研究所的首席研究员Sergey Kudryashov说。 “幼儿园和学校等一些公共机构对传染病的早期诊断,对于高校的季节性流行病尤其有用。对于传染病医院的医生来说,这项技术可以成为宝贵的资产。可用于早期和更快的诊断。“

生物传感器的灵敏度归因于银膜的光栅状结构。当红外光通过传感器时,它周期性地分布在表面上。随着光强度增加,微孔变成热点。生物材料中含有的微生物有效地填充了热点中的孔隙和吸附,这增加了它们被检测的可能性。

数百万个微观孔用激光切割,通过衍射光学系统在空间上多路复用到微束中,使研究人员能够自动化并更快速地生产传感器。

“到目前为止,这种传感器只能通过高放大倍率放大电子显微镜看到,因此实际的实验室分析是不可能的。我们的方法允许这种微孔结构覆盖更大的区域并扩展到1平方厘米的面积用于创建用于感测的原型在实际实验应用中,为了更好地适应生物材料,“谢尔盖库德里亚索夫说。

光学生物传感的反洗方法并不新鲜,但在实施过程中无效。这是因为早期技术没有制作真正的原型,可以在实验室环境中用于测试和临床实践。

在将这项新技术用于医疗实践之前,有人建议另一位科学家必须解决这一重大挑战。建立细菌参考数据库(红外光谱库)用于与红外光谱仪形成的数据进行比较。

红外光谱仪读数总是与该光谱数据库进行比较,该数据库是某些功能分子的红外活性指纹目录。例如,研究中使用的金黄色葡萄球菌有自己的指纹,胡萝卜素的类胡萝卜素片段,是一种负责其颜色的物质。

科学家们希望在未来,由于降低生产成本和快速制造工艺,以及使用更常见的基板材料,新的光学生物传感器平台将得到广泛应用。此外,根据研究人员的指示,一旦光谱库被校准,传感器将不仅能够识别病原微生物的类型,还能识别它们的近似类型。