Forskere laver plasmonisk papir til påvisning af kemikalier og biologisk vigtige molekyler

Ved at bruge et almindeligt laboratoriefilterpapir dekoreret med guld nanopartikler, forskere ved Washington University i St. Louis har skabt en unik platform, kendt som "plasmonisk papir, "til at detektere og karakterisere selv spormængder af kemikalier og biologisk vigtige molekyler - fra sprængstoffer, kemiske kampmidler og miljøforurenende stoffer til sygdomsmarkører.

Værket vil blive beskrevet af Srikanth Singamaneni, assisterende professor i afdelingen for maskinteknik og materialevidenskab ved Washington University i St. Louis, og postdoc Limei Tian ved AVS 61th International Symposium and Exhibition, afholdt 9-14 nov., i Baltimore Convention Center i Baltimore, Maryland.

Plasmonik involverer styring af lys på nanoskala ved hjælp af overfladeplasmoner, som er koordinerede bølger, eller krusninger, af elektroner, der findes på overfladerne af materialer, og især metaller såsom guld. Lokaliserede overfladeplasmoner af metalnanostrukturer resulterer i unikke optiske egenskaber med karakteristika, der afhænger af metalsammensætningen, størrelse og form af strukturer, det omgivende medium, og så videre.

Tian og Singamaneni skabte deres plasmoniske papir ved at nedsænke almindeligt cellulosefilterpapir i en opløsning af guldnanopartikler. En sådan simpel optisk aktiv platform kan bruges til at forbedre fingeraftrykssignalet fra kemikalier, afsløre identiteten af ​​en spormængde af en forbindelse, såsom et kemisk krigsførelsesmiddel. Derudover kan klinisk vigtige proteiner fanges af modificeret plasmonisk papir og detekteres baseret på ændringer i de optiske spektre, der opstår, når proteinerne binder til papiret.

"Detektion i felten af ​​kemiske og biologiske trusler er den udfordring, vi forsøger at løse, " sagde Tian. "Denne teknologi kan bruges bredt til kemisk og biologisk sansning, herunder hjemland sikkerhed, retsmedicin og miljøovervågning, og medicinske diagnostiske applikationer."

For eksempel, Tian bemærkede, det plasmoniske papir kan bruges til at detektere målmolekyler, der tjener som indikatorer for sygdomme som nyrekræft.

"Vi tror på, at vi har en platformsteknologi, der godt egner sig til sådanne applikationer, " sagde Tian.

På samme tid, Tian og Singamaneni understregede, at der stadig er en række forhindringer, der skal overvindes, før teknologien kan bruges til kemisk detektion. ikke mindst kompleksiteten af ​​det "kemiske rum" i den virkelige verden. Fordi der findes et stort antal kemikalier, som ville forstyrre nøjagtige målinger, disse tests kræver meget høj selektivitet - på et niveau, som den nuværende inkarnation af plasmonisk papir endnu ikke kan opnå.

"Vi forventer, at dette kan overvindes ved at integrere biomimetiske målgenkendelseselementer med plasmonisk papir i den nærmeste fremtid, " sagde Tian.