يساعد مستشعر SERS من النوع الجديد في الكشف المبكر عن السرطان

مطيافية رامان هي تقنية تسمح لك بتحديد الخلايا السرطانية بين عدد كبير من الخلايا السليمة ، وتمييز الصور المزيفة عن الخلايا الحقيقية وإجراء عدد كبير من الدراسات الأخرى.

ومع ذلك ، فإن اعتماد هذه التكنولوجيا على نطاق واسع يعوقه ارتفاع تكلفة المكونات الإلكترونية التي يتم إنشاء مثل هذه الأنظمة. ومع ذلك ، لا يزال من الممكن استخدام التكنولوجيا على نطاق واسع في الحياة اليومية ، وليس فقط في المختبرات ، وذلك بفضل الإنجاز الجديد لفريق متكامل من المتخصصين بقيادة علماء من جامعة بافالو.

ابتكر العلماء مستشعرات SERS مصغرة وغير مكلفة يمكن استخدامها ، بما في ذلك في الأجهزة المحمولة.

تعتمد تقنية SERS على تحليل أشعة الليزر ذات الطول الموجي المتغير المنعكسة من المادة قيد الدراسة. الإنجاز هو إنشاء مادة الركيزة التي توضع عليها العينات. هذه الركيزة عالمية ، وتسمح بطريقة معينة بتعزيز "التفاعل العكسي" لجزيئات المركبات التي يتم معالجتها بالليزر.


الرسوم البيانية الحجمي واللون للهيكل السطحي لرقائق NHC الفضية مع عينات الأنسجة باستخدام المجهر البؤري ثلاثي الأبعاد بالليزر

جوهر الطريقة هو أن شعاعًا ذا طول موجي معين يتم تمريره من خلال عينة من مادة الاختبار ، والتي تتشتت عند التلامس مع العينة. يتم جمع الأشعة التي تم الحصول عليها في شعاع واحد باستخدام عدسة وتمريرها عبر مرشح يفصل أشعة رامان الضعيفة (كثافة 0.001٪) عن أشعة رايلي الأكثر كثافة (99.999٪). يتم تضخيم أشعة رامان "النقية" وإرسالها إلى الكاشف الذي يسجل تردد تذبذباتها.

الجانب الإيجابي من الطريقة هو أنه يمكنك استخدام كميات صغيرة جدًا من المادة. يقول الخبراء أنه يمكنك حتى العمل مع عينات غير مرئية بالعين المجردة. في هذه الحالة ، تعمل الركيزة على تحسين مجال الضوء ، مما يعزز "الانتثار غير المرن". تمكن علماء من جامعة بافالو من إنشاء ركيزة عالمية لهذا النوع من الأبحاث ، بينما يتطلب التحليل الطيفي المعتاد في رامان استخدام ركائز مختلفة لدراسة المواد المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، كان يُطلب سابقًا استخدام أشعة الليزر بأطوال موجية مختلفة وقوى مختلفة.


نتائج تحليل الأنسجة بمختلف أنواعها (بما في ذلك السرطانات)

الركيزة العالمية ، التي أنشأها متخصصون من جامعة بوفالو وجامعة فودان ، هي شبكة النطاق العريض ذات البنية النانوية. يمكن لهذه الشبكة التقاط إشعاع ضوئي بأطوال موجية مختلفة (من 450 إلى 1100 نانومتر) ، والتي تستخدمها SERS. تتكون الركيزة من عدة طبقات ، واحدة منها طبقة مرآة من الألومنيوم أو الفضة. العازل هو طبقة من السيليكون أو الألومينا. يفصل العازل بين "المرآة" والجسيمات النانوية الفضية.

"كل هذا يعمل كمفتاح رئيسي. بدلاً من استخدام ركائز مختلفة للإشعاع الضوئي بأطوال موجية مختلفة ، نستخدم ركيزة واحدة فقط. يقول نان تشانغ ، فريق من العلماء: إنه نوع من المفتاح الرئيسي الذي يفتح أبوابًا كثيرة.

يدعي زانغ أيضًا أن استخدام مثل هذه الشريحة ممكن في مختلف مجالات العلوم والصناعة. "إن القدرة على العمل حتى مع كمية قليلة جدًا من المواد يمكن أن تساعد في تحديد السرطان والملاريا وفيروس نقص المناعة البشرية وغيرها من الأعمال" ، يعلق نان زانغ.

كما ذكر أعلاه ، يمكن استخدام التطوير الجديد ليس فقط في الطب. على سبيل المثال ، ستساعد هذه التكنولوجيا على تمييز الصورة الأصلية عن الصورة المزيفة ، لتحديد تركيز السموم في الهواء أو الماء ، لتحديد المكونات المكونة للسلاح الكيميائي أثناء استخدامه.

ينخرط علماء من مجموعة المشروع الآن في دراسات مختلفة في مجال الضوئيات النانوية ، والضوئيات الحيوية ، ودراسة المواد الهجينة ومشتقاتها ، والبصريات اللاخطية والألياف ، والمواد الخام ، والسوائل الضوئية وأكثر من ذلك بكثير. بفضل عمل المتخصصين الذين يدرسون الصناعات ذات الصلة ، أصبح من الممكن إنشاء شريحة SERS عالمية.

Source: https://habr.com/ru/post/ar381199/