Forskere skaber sensorer med fælder til frie radikaler

Forskere fra Tomsk Polytechnic University og partnere fra Tjekkiet og Frankrig har designet ekstremt følsomme sensorer til frie iltholdige radikaler, der er i stand til at forstyrre cellefunktionen. Ifølge forskerne, disse sensorer er et alternativ til traditionelle analytiske kemiske analysemetoder. Laboratorietestene viste, at dens følsomhed er fire størrelsesordener højere. Dette blev opnået på grund af effekten af ​​overfladeplasmonresonans i kombination med "fælder" af organiske forbindelser. Resultaterne offentliggøres i Sensorer og aktuatorer B:Kemisk .

Frie radikaler er reaktive iltarter med en meget kraftig oxiderende evne. Typisk, de har tendens til at være en slags biprodukt af åndedrætskæden. Det vigtigste frie radikal er superoxidradikalet (O2-). Det er ikke farligt i sig selv men i processen med kemiske omdannelser, det går let over i andre forbindelser med stærke oxiderende egenskaber. De skader proteiner, nukleinsyrer og lipider i cellemembraner.

"Derfor, inden for medicinsk forskning, det er vigtigt at opdage radikaler i biologiske objekter for rettidigt at identificere begyndende ændringer i organer, væv og træffe passende foranstaltninger. Vores sensorer adskiller sig fra andre ved handlingen, baseret på effekten af ​​overfladeplasmonresonans, " siger Olga Guselnikova, ingeniør ved TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences.

Sensorerne er et eksempel på et hybridmateriale, der kombinerer uorganiske og organiske elementer. Deres base er en tynd guldplade med en bølget overflade. Organiske forbindelser, der er plantet på det, fungerer som fælder for frie radikaler. Den bølgede overflade af pladen exciterer effektivt effekten af ​​overfladeplasmonresonans. Det gør sensorerne ekstremt følsomme på grund af effekten af ​​gigantisk Raman-spredning.

"Den organiske komponent er en forbindelse med et kort navn TEMPO. Det er en enkel og prisbillig modelforbindelse, der bruges i andre metoder, men det er aldrig blevet kombineret med plasmonaktive substrater. Denne kombination af plasmoneffekt og kemiske egenskaber ved TEMPO gav os den forventede effekt, " forklarer videnskabsmanden.

I fremtiden, forskerne agter at bruge sensorerne til at detektere nitrogenholdige og halogenfrie frie radikaler og udføre eksperimenter tættere på virkelige biologiske objekter. "I Tjekkiet, vi forhandler også med repræsentanter for fødevareindustrien. Trods alt, frie radikaler er markører for, at produkter, især kød, er blevet forringet eller er tæt på dette. Vi vil teste vores sensorer på mad, " siger Olga Guselnikova.