Инженеры из Принстонского университета в США создали беспроводной биосенсор на основе графена, который может быть закреплен на биологических поверхностях, например, на зубах.
Чувствительности устройства достаточно для обнаружения отдельных бактериальных клеток. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Для создания устройства авторы использовали подложку из растворимого шелка. Натуральный шелк растворяли, а затем получали из него путем высушивания тонкую пленку. На подложку наносили чувствительный к бактериям графен и тонкую пленку золота, из которой были сделаны контакты и антенна.
Энергию устройство получает с помощью антенны. Эта же антенна используется для передачи сигналов от графенового детектора.
После сборки устройство наносили на биологические поверхности – на кожу на руке добровольцев или на коровий зуб (авторы говорят, что для нанесения на человеческие зубы сенсор придется уменьшить, что пока невозможно из-за минимального эффективного размера антенны). После промывки водой шелковая подложка растворялась, а золотая пленка вместе с графеном закреплялась на поверхности.
Потенциально графеновый детектор, по словам авторов исследования, можно использовать для определения различных веществ. В данном случае, чтобы сделать одноатомный углерод чувствительным именно к бактериям, на него наносились пептиды, имеющие сродство к поверхности микробных клеток.
Информация с беспроводного детектора считывалась с помощью антенны. Расстояние от антенны сенсора до принимающей антенны не должно было превышать одного сантиметра, однако авторы надеются со временем минимальное расстояние увеличить.
Сенсоры, основанные на графене, используют его высокую чувствительность к присоединению посторонних веществ. При наличии специфических адаптеров (в роли которых могут выступать, например, антитела), такие сенсоры будут способны определять токсины, молекулы взрывчатых веществ или даже запахи.
Напомним, в 2010 году группа ученых под руководством нобелевских лауреатов этого года Андрея Гейма и Константина Новоселова создали новую модификацию графена – фторографен, который по своим свойствам близок к тефлону и способен выдерживать температуры до 400 градусов.
