Novo sensor SERS do tipo ajuda na detecção precoce do câncer

A espectroscopia Raman é uma tecnologia que permite identificar células cancerígenas entre um grande número de células saudáveis, distinguir imagens falsas de reais e realizar um grande número de outros estudos.

No entanto, a ampla adoção dessa tecnologia é prejudicada pelo alto custo dos componentes eletrônicos a partir dos quais esses sistemas são criados. No entanto, a tecnologia ainda pode ser amplamente utilizada na vida cotidiana, e não apenas em laboratórios, graças à nova conquista de uma equipe integrada de especialistas liderada por cientistas da Universidade de Buffalo.

Os cientistas criaram sensores SERS em miniatura e baratos que podem ser usados, inclusive em dispositivos móveis.

A tecnologia SERS é baseada na análise de feixes de laser de comprimento de onda variável refletidos no material em estudo. A conquista é criar um material de substrato no qual as amostras são colocadas. Esse substrato é universal e permite, de uma certa maneira, melhorar a "reação reversa" das moléculas dos compostos que são tratados com laser.


Histogramas volumétricos e coloridos da estrutura da superfície de chips NHC de prata com amostras de tecido usando um microscópio confocal de varredura a laser 3D

A essência do método é que um feixe com um determinado comprimento de onda é passado através de uma amostra da substância em estudo, que se espalha após o contato com a amostra. Os raios obtidos são coletados em um único feixe usando uma lente e passam por um filtro que separa os raios Raman fracos (intensidade de 0,001%) dos raios Rayleigh mais intensos (99,999%). Raios Raman "puros" são amplificados e enviados para um detector, que registra a frequência de suas oscilações.

O lado positivo do método é que você pode usar quantidades muito pequenas da substância. Especialistas dizem que você pode até trabalhar com amostras que não são visíveis a olho nu. Nesse caso, o substrato melhora o campo de luz, o que aumenta a "dispersão inelástica". Cientistas da Universidade de Buffalo conseguiram criar um substrato universal para esse tipo de pesquisa, enquanto a espectroscopia Raman usual exige o uso de diferentes substratos para estudar vários materiais. Além disso, anteriormente era necessário o uso de lasers com diferentes comprimentos de onda e potências diferentes.


Os resultados da análise de tecidos de vários tipos (incluindo cânceres)

O substrato universal, criado por especialistas da Universidade de Buffalo e da Universidade de Fudan, é uma rede de banda larga nanoestruturada. Essa rede pode captar radiação de luz com diferentes comprimentos de onda (de 450 a 1100 nm), que é usada pelo SERS. O substrato consiste em várias camadas, uma das quais é uma camada espelhada de alumínio ou prata. Um dielétrico é uma camada de silício ou alumina. O dielétrico separa o "espelho" e as nanopartículas de prata.

“Tudo isso funciona como uma chave mestra. Em vez de usar substratos diferentes para radiação de luz com diferentes comprimentos de onda, usamos apenas um substrato. É uma espécie de chave mestra que abre muitas portas ”, diz Nan Zhang, uma equipe de cientistas.

Zang também afirma que o uso desse chip é possível em vários campos da ciência e da indústria. "Ser capaz de trabalhar com uma quantidade muito pequena da substância pode ajudar a identificar câncer, malária, HIV e outros empregos", comenta Nan Zang.

Como mencionado acima, o novo desenvolvimento pode ser usado não apenas na medicina. Por exemplo, essa tecnologia ajudará a distinguir a imagem original de uma farsa, a determinar a concentração de toxinas no ar ou na água, a determinar os componentes constituintes de uma arma química durante seu uso.

Agora, os cientistas do grupo do projeto estão envolvidos em vários estudos na área de nanofotônica, biofotônica, estudo de materiais híbridos e seus derivados, fibras não-lineares e de fibra óptica, metamateriais, optofluidos e muito mais. Graças ao trabalho de especialistas que estudam indústrias relacionadas, tornou-se possível criar um chip SERS universal.

Source: https://habr.com/ru/post/pt381199/