Новый сэндвич-метод повышает чувствительность экспресс-тестов

Ученые EPFL разработали метод для повышения чувствительности экспресс-тестов, подобных тем, что используются для нового коронавируса. Результаты их исследования опубликованы в Nano Letters.

Тесты на беременность и экспресс-тесты на новый коронавирус работают по одному принципу. Они содержат поверхность — обычно металлическую — на которой химические наносенсоры обнаруживают в образце мочи, слюны или крови специфические соединения, указывающие на присутствие определенного белка или части вируса. Тест показывает положительный результат, если его сенсоры вступают в контакт с целевым соединением.

Этот биологический механизм невидим невооруженным глазом, но структура металла позволяет ему взаимодействовать со светом, создавая возмущения в его движении. Именно эти возмущения говорят о том, что сенсор на металлической поверхности вступил в контакт с целевым соединением. Процесс создает оптическую волну, которая распространяется и проявляется, например, как красная полоска на тесте на беременность.

Кремний в роли резонатора

В экспериментах ученые использовали алюминий для металлической поверхности, на которую помещаются наносенсоры. Непосредственно под алюминием они добавили слой кремния, который не проводит электричество. Кремний действует как резонатор. Подобно корпусу барабана, который усиливает вибрации мембраны, слой кремния усиливает реакцию металла, делая систему более чувствительной. Это позволяет обнаруживать более мелкие белки или меньшие концентрации вирусов.

Наноразмерный сэндвич

Эта сэндвич-система работает в нанометровом масштабе. Это необходимо, чтобы работать в том же масштабе, что и объекты, которые нужно обнаружить — белки и вирусы. Кроме того, оптический отклик различается в зависимости от используемого масштаба.

Это первый случай, когда ученые разработали систему для медицинского тестирования, объединив металл с электрическим изолятором. Разработка этой технологии стала настоящим вызовом. В дальнейшем планируется экспериментировать с другими металлами, что создаст новые задачи, а также оптимизировать структуру устройства для достижения максимально сильного оптического резонанса.