至新型生物传感器技术取得新突破可实现即时检测
发布时间：2023-03-14
近期，俄罗斯科学家开发出了1种新的激光技术，用于制造新颖的光学生物传感器，这类传感器能够在几秒钟内辨认感染性疾病。该装置通过红外光来显示有害的细菌当前产业发展需要的高端设备、核心芯片、控制系统、关键材料等大多依赖进口和病毒，可以在大型的交通关键，如机场等需要不断监测大量的客流的环境下得到广泛利用。
这项研究发表在《激光物理快报》杂志上。该传感器是由1个规则微穿孔化的银纳米薄膜沉积在由天然矿物萤石支持的透明基板上制作而成。生物材料样本，如刮下的鼻粘膜的样品被放置在薄膜上。然后，这1薄膜暴光在1个普通实验室中的红外光谱仪的红外光中。通过获得通过样品的光谱，研究人员可以推断出特定的细菌或病毒的存在。
为了证明新型生物传感平台可以立即检测病原微生物，科学家们使用了1种常见的细菌进行实验，金黄色葡萄球菌。
这类快速分析可能被广泛利用于大型交通关键，如机场这类需要不断对流通乘客进行健康监测的环境下。目前，这类还是通过热成像摄像机跟踪体温来实现。1个发热的乘客多是1个潜伏的专为解决货物运输期间的冷链中断要挟而开发感染源。在这类情况下，1个清晰的分析是必要的，要辨别出来该人是不是实际上是生病了，还是甚么别的缘由。利用现有的方法调查生物材料，如聚合酶链式反应方法要需要几天。与之相反的是，这类新技术可以立即提供出检测的结果。
这项研究由机械与光学大学、国家核研究大学、列别捷夫物理研究所、莫斯科物理技术研究所的科学家主导进行，并与莫斯科沾染病临床医院展开了密切合作。
这类新的生物传感器的另外一个优点是它的灵敏度。光学生物传感并根据螺栓紧固力矩与预紧力的关系测算取得非金属材料的最大 紧固力矩值器，使用我们的技术可以检测单个细菌，Sergey Kudryashov说，他是机械与光学大学激光技术与仪器学院和列别捷夫物理研究所气体激光器实验室的研究员。在1些公共机构，如幼儿园、学校内沾染病的初期诊断，特别对高校的季节性流行病有很好的帮助。对在沾染病医院的医生来讲，这类技术可以是1个宝贵的资产，可用于初期和更快的诊断。
该生物传感器的灵敏度归功于银质薄膜的光栅状结构。当红外线通过传感器时，它会定期地散布在表面上。随着光照强度变高微孔会转变成热门。生物材料中含有的微生物会在热门中有效地填充孔和吸附，这增加了他们的检测的几率。
数以百万计的微观孔利用激光进行切割，这是通过衍射光学元件进行空间复用成微束，使研究人员能够使传感器的生产自动化和更迅速。
到现在为止，这样的传感器只能通太高倍率放大的电子显微镜才能看到，所以实际的实验室分析是不可能的。我们的方法可以允许这类微孔结构覆盖更大的面积，扩大到1平方厘米面积，用以制作出利用在实际实验利用传感的原型，以方便生物材料更好的适配，Sergey Kudryashov说。
对光学生物传感的反洗方法其实不是新创的，而只是实行进程中效果不佳。这是由于1个事实，初期的技术其实不能制造真实的原型，便可用在实验室环境中进行测试和临床中实践。
这在把这项新技术用于医疗实践之前，提出了另外一个科学家必须进行解决重大的挑战，细菌的参考数据库的建立，即被用来与从红外光谱仪构成的数据进行比较。
红外光谱仪的读数总是要与这类光谱数据库进行比较，即某些官能团份子的红外活性指纹的目录库。例如，在研究中使用的金黄色葡萄球菌，有它自己的指纹，来自胡萝卜素的类胡萝卜素片断，而胡萝卜素即是负责其色彩的1种物资。
科学家们希望在未来，由于较低的生产本钱和快速的制造工艺，和更常见的基板材料的使用，新的光学生物传感器平台将得到广泛的实转轴扭力耐久实验机的功能特点是甚么际利用。另外，根据研究人员的说明，1旦光谱库被校准，传感器将能够辨认不但是致病微生物的类型，且会包括它们的近似类型。