Имитация обонятельных рецепторов
с анализом и избирательным
обнаружением запахов.
Обонятельное восприятие или восприятие запаха является неотъемлемой частью многих отраслей, включая здравоохранение, продовольственную промышленность, косметологию, мониторинг окружающей среды и другие сферы. Для разработки вездесущей системы восприятия летучих молекул ключевое значение будет иметь создание искусственного обоняния с помощью электронной имитации настоящих рецепторов.
В последние годы графеновые полевые транзисторы (GFET) стали использоваться для разработки высокочувствительных и селективных датчиков запаха ‒ их атомарно-плоские поверхности и высокая подвижность электронов в графеновых поверхностях как будто созданы для этого. Однако их хрупкость и отсутствие альтернативных синтетических обонятельных рецепторов сильно ограничивают такое применение.
Группа исследователей из Токийского технологического института (Tokyo Tech) под руководством профессора Юхеи Хаямидзу взялась за решение проблемы. Команда разработала три новых пептида для графеновых биосенсоров, которые обнаруживают молекулы запаха.
«Последовательность пептидов, которую мы разработали, должна была выполнять две основные функции: действовать как биомолекулярный каркас для самосборки на поверхности графена и функционировать как биозонд для связывания молекул запаха, ‒ объясняет Профессор Хаямидзу. ‒ Это позволило бы пептидам самособирающимся образом покрывать поверхность графена и однородно функционализировать поверхность, захватывая молекулы запаха».
Эта разработка делает старые идеи роботизированного распознавания запахов не такими уж фантастичными. Динамическая реакция в виде изменения проводимости GFET в зависимости от разной концентрации запахов-раздражителей демонстрирует отчётливое распознавание отдельных видов молекул-мишеней всеми тремя разными пептидами. Ещё один важный момент в том, что кинетические реакции каждого пептида показывают характерные временные константы в процессе поглощения запаха и высвобождения его молекул сенсором: благодаря этому мы можем говорить о распознавании концентрации конкретных запахов в окружающей среде.
«Мы на шаг ближе к реализации концепции электронных носов», ‒ заявляет профессор Хаямидзу.
Простой и надёжный метод, представленный в этом исследовании, открывает новые возможности для разработки высокочувствительных систем обнаружения запахов. Эти идеи также можно использовать при разработке передовых пептидных сенсоров, которые могут выполнять многомерный анализ запахов на вредных производствах, в химической промышленности, криминалистике, парфюмерии, системах безопасности и многих других сферах человеческой деятельности.
По материалам АРМК.
