Учёные из Университета ИТМО совместно с московскими коллегами создали новый оптический биосенсор, который позволит диагностировать инфекционные заболевания за секунды. Устройство выявляет бактерии и вирусы с помощью инфракрасного излучения. Оно может пригодиться в детских садах, школах, аэропортах, на вокзалах и других людных местах, особенно в случае массовых вспышек инфекционных заболеваний.
Созданное устройство представляет собой серебряную наноплёнку с множеством отверстий. Она нанесена на прозрачную подложку из природного минерала флюорита. На плёнку помещают образец анализируемого биоматериала, например, капля слюны. Бактерия или вирус попадает в одну из дырок в плёнке и застревает там. Затем поверхность с биоматериалом просвечивают инфракрасным излучением в стандартном лабораторном приборе — ИК-спектрометре. Волны сталкиваются с бактериями, и спектр излучения на выходе изменяется. По спектру света, прошедшего сквозь образец, легко судить о наличии в нём бактерий или вирусов. При этом можно сразу отличить один вид организма от другого. В работе учёные использовали в качестве опытного образца организма бактерию под названием золотистый стафилококк. Однако с помощью нового биосенсора можно моментально обнаруживать и многие другие патогенные микроорганизмы. Он оказался чрезвычайно чувствительным в сравнении со стандартными методами исследования.
Новый способ экспресс-анализа можно использовать на крупных транспортных узлах, где нужно отслеживать здоровье прибывающих, способных занести опасные новые инфекционные заболевания. Сейчас для этих целей устанавливают тепловизоры, которые следят за температурой пассажиров. Если у пассажира повышена температура, нужен анализ, который определит болезнь. Анализ биоматериала на бактерии и вирусы занимает несколько дней. А новый способ, предложенный специалистами ИТМО, позволяет получать результаты сразу. В этом случае можно оперативно объявить карантин и прервать дальнейшее распространение вируса. Этот метод не нов, но не применялся массово из-за дороговизны лазерного создание в пленках отверстий нужного размера, поэтому он еще и трудоемкий. В этот раз российским учёным удалось создать миллионы микроскопических отверстий в плёнке простым способом. Они разделяли пучок лазерного излучения на множество независимых микропучков с помощью дифракционного оптического элемента, что дало автоматизировать и ускорить процесс создания серебряной решётки. Покрыть дырами удалось площадь одного квадратного сантиметра. Серебро, из которого состоят плёнки, токсично для бактерий. А это гарантия, что микроорганизмы не смогут прижиться на самом сенсоре и снизить его точность со временем.