Плёнки smart holograms позволяют заглянуть болезням в глаза
Всем известна лакмусовая бумажка – взглянуть на цвет и ясно – в растворе кислота. Но возможно ли сделать что-то столь же простое в применении, дабы мгновенно обнаруживать уйму различных веществ либо кроме того микробы?
Английская компания «Умные голограммы» (Smart Holograms), основанная в 2002 году доктором наук Крисом Лоу (Chris Lowe) из университета Кембриджа (University of Cambridge), предлагает одноимённую разработку, которая, по плану разработчиков, перевернёт отечественные представления о длительности и сложности лабораторных медицинских тестов.
Представьте узкую (10 микронов) полимерную плёнку с рисунком, что меняет собственную форму либо цвет в зависимости от содержания сахара в крови либо от наличия своеобразных ферментов в биологическом примере, либо от действия продуктов обмена веществ, обычных для той либо другой болезни.
Датчики, выстроенные на базе таких голограмм, смогут значительно упростить диагностику болезней либо независимый контроль больных за своим состоянием, либо диагностику пищи на безопасность и без того потом.
Полимеры, созданные учёными в рамках данной технологии, «программируются» на отклик на строго определённые вещества.
Пример сложной голограммы, меняющей цвет в зависимости от присутствия тех либо иных веществ (иллюстрация с сайта smartholograms.com).
Наряду с этим отзыв приводит к в голограмме, содержащейся в толще этого полимера – изменяется её яркость, либо геометрия изображения, либо протяженность волны проходящего света.
Подход неповторим (в области разных химических датчиков), так как «Умная голограмма» по существу объединяет в себе два процесса, ранее потребовавших раздельных шагов: фактически, обнаружение своеобразного вещества, и преобразование этого факта «я тебя поймал» в некую несложную форму «сообщения», понятного человеку.
Другими словами, никакого своеобразного анализа самой голограммы как правило не нужно. В случае если речь заходит о неотёсанном качественном анализе («имеется–нет», «низкий уровень – большой уровень») – голограмму возможно «прочесть» несложным глазом.
А вдруг потребуются более правильные измерения, необходимо будет применить датчик длины волны (спектрометр), что кроме этого не воображает особенной сложности.
Схема создания «Умной голограммы» (иллюстрация с сайта smartholograms.com).
Как же создают такую голограмму? Авторы, кстати, именуют её голограммой типа Denisyuk, и отмечают, что по собственному строению она отличается от привычных нам голограмм, к примеру, тех, что видятся в кредитных карточках.
Лазерный луч со строго вычисленной длиной волны проходит через наклонное зеркало и попадает на прозрачную пластину (фотоэмульсия, особый полимер, стеклянная подложка, которую позже удалят), загружённую в раствор нитрата либо перхлората серебра.
На дне кюветы имеется ещё одно зеркало, возвращающее луч вверх.
Наложение волн прямых и отражённых создаёт интерференционную картину на пластинке, в соответствии с которой (с уровнями яркости) происходит фотохимическая реакция, и небольшие частицы серебра (размером не более 25 нанометров) концентрируются в полимера в виде узких полос.
Фотография с электронного микроскопа: пример интерференционных полос, материализованных в «решётке» из наночастиц серебра (иллюстрация с сайта на данный момент.com).
Сейчас в случае если через плёнку пропустить белый свет (либо применять отражённый луч), дифракционная решётка из серебра приведёт к характерной окраске отражения.
«Фишка» в том, что полимер, использованный в том либо другом датчике, реагирует со своим целевым веществом в исследуемом примере так, что физически меняет собственные размеры (поглощая молекулы реагента и встраивая их в собственные цепи). И пускай он меняет длину на какие-то микроны.
Но это приводит к шага решётки.
Либо, в других случаях, полимер меняет собственный коэффициент преломления.
Так или иначе, это изменяет пик частоты волны света, которая испытывает дифракцию именно на данной решётке. Что меняет цвет датчика либо геометрию картины на голограмме, либо её положение.
Разработка разрешает создавать сложные датчики, талантливые в один момент обнаруживать пара веществ. В зависимости от принципа работы выбранного в каждом конкретном случае полимера – возможно создавать обратимые либо необратимые (одноразовые) датчики.
Вот кое-какие вещества и факторы, легко присутствие которых в пробном примере, либо кроме того их концентрацию, возможно найти (либо измерить) посредством «Умных голограмм»: pH-фактор, ионы металлов, сульфиды, карбонаты, глюкоза, лактаты, пенициллин, глютамин, мочевина, амилаза, протеаза, оксидаза, определённые клетки, кислород, углекислый газ, оксид азота.
Кроме этого возможно настроить голограммы на высокую чувствительность к колебательным процессам температуры либо влажности.
PathoTester – прибор со сменными нанокартриджами, трудящийся по разработке Smart Holograms и обнаруживающий в пробе вредные микробы (фото с сайта smartholograms.com).
Соответственно, подбирая материалы, каковые будут реагировать на те либо иные вещества (факторы среды), возможно «программировать» голограммы на отклик в ответ на определённую заболевание либо на присутствие вредных микробов в примере пищи, либо на определённые неприятности с обменом веществ у человека.
Примечательно, что сама же компания занимается и разработкой карманных устройств, талантливых подробно расшифровывать показания разнообразных датчиков-голограмм, закладываемых в них как сменные картриджи.
А в возможности, говорят учёные, возможно будет создавать целую гамму потребительских товаров со встроенными аналитическими возможностями, к примеру – контактных линз, отблеск которых меняет цвет в зависимости от уровня сахара в крови.
А ещё… Ну, вы легко имеете возможность представить сами.
