“Зубная татуировка” обнаруживает вредные бактерии

15 февраля 2016

Исполь­зуя шел­ко­вые нити и про­вода из золота, кото­рые тоньше пау­тины, иссле­до­ва­тели из Прин­стон­ского уни­вер­си­тета создали съем­ную тату­и­ровку, кото­рая при­ли­пает к эмали и сле­дит за состо­я­нием зубов паци­ента с бес­пре­це­дент­ной чувствительностью.

В инже­нер­ной лабо­ра­то­рии Прин­стона, аспи­рант про­де­мон­стри­ро­вал воз­мож­но­сти бес­про­вод­ной системы, дат­чика дыха­ния при­креп­лен­ного к зубу коровы. Дат­чик мгно­венно реа­ги­рует на дыха­ние сту­дента и пере­дает сиг­нал на ком­пью­тер по соседству.

Майкл Мак­эл­пайн (Michael McAlpine), глав­ный иссле­до­ва­тель группы ска­зал, что система спо­собна не только быстро посы­лать сиг­налы, но и обна­ру­жи­вать очень малые бак­те­рии — это функ­ция, кото­рая может ока­заться кри­ти­че­ской при лече­нии неко­то­рых заболеваний.

Уче­ные создали тату­и­ровку, свя­зав шелк и золото с гра­фе­ном — чрез­вы­чайно тон­ким слоем угле­рода, в кото­ром атомы рас­по­ло­жены в гек­са­го­наль­ной решетке. Уни­каль­ные свой­ства мате­ри­ала поз­во­лили иссле­до­ва­те­лям создать неболь­шой, гиб­кий при­бор, спо­соб­ный обна­ру­жи­вать бак­те­рии с гораздо боль­шей точ­но­стью, чем тра­ди­ци­он­ные методы.

Для созда­ния устрой­ства, команда Мак­эл­пайна пер­вым делом поме­стила кро­шеч­ные дат­чики гра­фена на очень тон­кой пленке водо­рас­тво­ри­мого шелка.
Далее, иссле­до­ва­тели сде­лали антенну путем нане­се­ния тон­кой нити золота на шел­ко­вую пленку, и под­клю­чили ее к дат­чику из гра­фена.  Чтобы уста­но­вить дат­чик, иссле­до­ва­тели поме­стили его на зуб (можно поме­стить и на кожу чело­века) и про­мыли его водой. Шел­ко­вая основа рас­тво­ря­ется в воде, в то время как дат­чик и антенна оста­ются надежно закреп­лен­ными на месте.

Чтобы устрой­ство могло обна­ру­жи­вать опре­де­лен­ные виды бак­те­рий, иссле­до­ва­тели доба­вили пеп­тиды - фраг­менты бел­ков - в дат­чик. Пеп­тиды свя­зы­ва­ются с бак­те­ри­аль­ными клет­ками и поз­во­ляют иссле­до­ва­те­лям обна­ру­жи­вать изме­не­ния сиг­нала, исхо­дя­щего от датчика.

Тести­руя при­бор, иссле­до­ва­тели обна­ру­жили образцы бак­те­рий, кото­рые могут при­ве­сти к хирур­ги­че­ской инфек­ции и тех, кото­рые спо­соб­ствуют раз­ви­тию язвен­ной болезни желудка.

“В прин­ципе, гра­фен может быть при­спо­соб­лен для обна­ру­же­ния мно­гих дру­гих вещей”,- ска­зал Макал­пайн, доцент кафедры меха­ни­че­ской и аэро­кос­ми­че­ской инже­не­рии в Принстоне.

“Он может быть настроен на обна­ру­же­ние ДНК или опре­де­лен­ных виру­сов. Здесь мы обна­ру­жи­ваем одну бактерию”.

Объ­еди­нив мас­сив гра­фена с неболь­шой антен­ной тату­и­ров­кой, можно сооб­щать о резуль­та­тах диа­гно­стики поль­зо­ва­телю посред­ством бес­про­вод­ного сообщения.

Резуль­таты работы группы были пред­став­лены 27 марта в жур­нале Nature Communications. Кроме Мак­эл­пайна в них отме­чены: аспи­рант Ману Ман­нур, сту­дент Джеф­фер­сон Клэй­тон, доцент кафедры элек­тро­тех­ники Нэвин Верма и науч­ные сотруд­ники Амар­тия Сен­гупта из Прин­стона, Ху Дао, Дэвид Кап­лан и Фио­ренцо Оме­нетто из уни­вер­си­тета Тафтса, и Раджеш Найк из научно-исследовательской лабо­ра­то­рии ВВС.

Под­держку иссле­до­ва­ний ока­зы­вали: Аме­ри­кан­ский фонд астмы и Управ­ле­ние военно-воздушных сил по науч­ным исследованиям.

© 2012 Мир Инно­ва­ций

К списку статей