Wetenschappers van de Tomsk Polytechnic University en partners uit Tsjechië en Frankrijk hebben uiterst gevoelige sensoren ontworpen voor vrije zuurstofhoudende radicalen die de celfunctie kunnen verstoren. Volgens de onderzoekers is deze sensoren zijn een alternatief voor traditionele analytisch-chemische analysemethoden. De laboratoriumtests toonden aan dat de gevoeligheid vier ordes van grootte hoger is. Dit werd bereikt door het effect van oppervlakteplasmonresonantie in combinatie met "vallen" van organische verbindingen. De resultaten zijn gepubliceerd in Sensoren en actuatoren B:Chemisch .

Vrije radicalen zijn reactieve zuurstofsoorten met een zeer krachtig oxiderend vermogen. Typisch, ze zijn meestal een soort bijproduct van de ademhalingsketen. Het belangrijkste vrije radicaal is het superoxideradicaal (O2-). Het is op zich niet gevaarlijk, maar in het proces van chemische transformaties, het gaat gemakkelijk over in andere verbindingen met sterk oxiderende eigenschappen. Ze beschadigen eiwitten, nucleïnezuren en lipiden van celmembranen.

"Daarom, bij medisch onderzoek, het is belangrijk om radicalen in biologische objecten te detecteren om beginnende veranderingen in organen tijdig te identificeren, weefsels en neem passende maatregelen. Onze sensoren verschillen van anderen door de actie, gebaseerd op het effect van oppervlakteplasmonresonantie, " zegt Olga Guselnikova, ingenieur aan de TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences.

De sensoren zijn een voorbeeld van een hybride materiaal dat anorganische en organische elementen combineert. Hun basis is een dunne gouden plaat met een golvend oppervlak. Organische verbindingen die erop worden geplant, fungeren als vallen voor vrije radicalen. Het golvende oppervlak van de plaat wekt effectief het effect van oppervlakteplasmonresonantie op. Het maakt de sensoren extreem gevoelig vanwege het effect van gigantische Raman-verstrooiing.

"De organische component is een verbinding met een korte naam TEMPO. Het is een eenvoudige en betaalbare modelverbinding die in andere methoden wordt gebruikt, maar het is nooit gecombineerd met plasmon-actieve substraten. Deze combinatie van plasmoneffect en chemische eigenschappen van TEMPO gaf ons het verwachte effect, ’ legt de wetenschapper uit.

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan de sensoren te gebruiken om stikstofhoudende en halogeenvrije vrije radicalen te detecteren en experimenten uit te voeren die dichter bij echte biologische objecten liggen. "In de Tsjechische Republiek we onderhandelen ook met vertegenwoordigers van de voedingsindustrie. Ten slotte, vrije radicalen zijn kenmerken van het feit dat producten, vooral vlees, verslechterd zijn of hier dichtbij komen. We willen onze sensoren testen op voedsel, ' zegt Olga Guselnikova.