Исследование проводилось при поддержке гранта Российского научного фонда и администрации Томской области. Результаты работы ученых опубликованы в журнале IEEE Sensors Journal (Q1; IF:4,3).
Развитие технологий изготовления гибких сенсоров для применений в биомедицине — актуальная задача современной науки. Это необходимо для того, чтобы расширить возможности для непрерывного мониторирования показателей здоровья человека. Электрохимические сенсоры — базовые компоненты таких систем, применяемые, например, в недорогих датчиках глюкозы.
Группа TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий разработала датчики, используя технологию многоступенчатой лазерной обработки различных пленок наноматериалов на полимерной подложке. Они облучили лазером пленки оксида графена и наночастиц серебра на подложке из полиэтилентерефталата (ПЭТ) для получения электропроводящих и прочных композитов необходимой формы. Синтезированный в результате восстановленный оксид графена является одним из наиболее перспективных материалов благодаря простой технологии изготовления, высокой площади поверхности и химической стабильности.
Полученный гибкий датчик состоит из двух углеродных электродов — рабочего и вспомогательного, и одного серебряного электрода сравнения. При этом оптимизированная лазерная обработка позволила создать электроды с низким сопротивлением и высокой чувствительностью. А способность сохранять внутреннюю структурную целостность и механические свойства подложки наделяют датчики высокой степенью гибкости. Устройство способно сохранять свои свойства при более чем 1 000 циклов изгиба,
В рамках исследования ученые продемонстрировали практическую реализацию датчика для детектирования кофеина. Они поместили на датчик каплю растворимого кофе, равную 200 микролитрам. При подаче к датчику электрического потенциала происходит процесс окисления, в результате чего считывается электрохимический сигнал, который зависит от концентрации вещества. Сравнительный анализ показал незначительное расхождение результата в 15% по сравнению с результатом, полученным методом высокоэффективной жидкостной хроматографии — золотого стандарта в аналитической химии при определении концентрации различных веществ.
Аналогичный эксперимент был успешно проведен с глюкозой. Это делает разработанные политехниками сенсоры потенциально применимыми для создания неинвазивных и недорогих медицинских устройств для определения уровня глюкозы.
«Датчики являются универсальными по принципу своей работы. Их можно доработать под конкретные аналитические задачи, сделать их высокочувствительными для детектирования конкретного вещества. Полученные результаты позволяют создавать на основе этих датчиков гибкие и надежные устройства, применяемые в различных областях — от мониторинга здравоохранения до зондирования окружающей среды», — подчеркивает профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.