пинцет из графена для отлавливания биомолекул

Создан графеновый пинцет, способный ловить отдельные биомолекулы

Миниатюрный  электронный  «пинцет» из графена, который способен захватывать биомолекулы, плавающие в воде с невероятной эффективностью, разработан учеными Университета Миннесоты. Уникальная техника может привести к созданию революционной диагностической системы для выявления заболеваний, которая может работать на смартфоне.

Графен состоящий из одного слоя атомов углерода обнаружен более десяти лет назад и привлек исследователей своим широким диапазоном удивительных свойств, которые нашли применение во многих новых приложениях от микроэлектроники до солнечных элементов. Пинцет из графена, разработанный командой во главе с Санг-Хен О, намного эффективнее улавливает частицы по сравнению с другими методами.

Принцип захвата объектов нанометрового масштаба, известный как диэлектрофорез, известен давно и обычно практикуется с использованием пары металлических электродов. Однако с точки зрения захвата молекул, металлические электроды не очень эффективны. Им просто не хватает «остроты» для сбора и контроля объектов нанометрового масштаба. «Графен — самый тонкий материал и именно это свойство позволяет нам сделать  такие устройства эффективными. Ни один другой материал не может к нему приблизиться», говорит О.

Исследователи также показали, что пинцет из графена может использоваться для широкого спектра физических и биологических применений, захватывая полупроводниковые нанокристаллы, частицы наноалмаза и даже молекулы ДНК. Обычно этот тип улавливания требует высоких напряжений, что ограничивает применение метода в лабораторных условиях, но данное устройство может ловить небольшие молекулы ДНК примерно при 1 В, что означает способность работы на портативных устройствах, включая мобильные телефоны.

Соавтор Стивен Кестерс говорит: «Одна из замечательных особенностей графена заключается в том, что материал совместим со стандартными инструментами обработки в полупроводниковой промышленности, что значительно упрощает коммерциализацию этих устройств в будущем. Поскольку мы первыми продемонстрировали такое маломощное улавливание биомолекул с использованием пинцетов из графена, еще предстоит  определить теоретические пределы для полностью оптимизированного устройства».

Ученые добавили, что сейчас использовались сложные лабораторные инструменты, такие как флуоресцентный микроскоп и электронные инструменты, но конечной целью является миниатюризация устройства в единый микрочип, который может управляться мобильным телефоном».

Еще одна интересной особенностью этой технологии является то, что графен может  «чувствовать» захваченные биомолекулы. Другими словами, пинцеты могут использоваться в качестве биосенсоров с высокой чувствительностью. «Графен — чрезвычайно универсальный материал. Он создает прекрасные транзисторы и фотоприемники и обладает потенциалом для светоизлучения и других новых биосенсорных устройств. Добавляя способность быстро захватывать и ощущать молекулы на графене, мы можем разработать идеальную платформу для электроники с низким энергопотреблением для нового типа карманных биосенсоров», добавил Кестерс.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *