Российские ученые представили высокочувствительный биосенсор на основе фотонных микросхем, способный обнаружить минимальные концентрации исследуемого вещества в жидкостях и газах.
Обнаружение веществ в исследуемом растворе или газе при сверхмалых концентрациях требует решения нескольких задач: разработки чувствительных элементов на чипе и их интеграция с компонентами прокачки исследуемого раствора. Работа ученых была направлена на разработку и исследование универсального микрофлюидно-нанофотонного сенсора на основе нитрида кремния для обнаружения сверхнизких концентраций вещества в растворах и газах.
Это работает следующим образом: поверх чувствительной — фотонно-микросхемной — части датчика прокачивается исследуемый раствор или газ, что меняет саму конфигурацию данного датчика и влияет на распространение в нем оптического излучения. По изменению спектральной характеристики датчика можно определить как состав, так и концентрацию исследуемого вещества. Микрофлюидные каналы используются как «инфраструктура»: для прокачки исследуемых веществ к чувствительным фотонным элементам на чипе, для очистки чипа и т.д. Такая комбинация позволила создать компактный высокочувствительный сенсор для определения низкой концентрации вещества в жидкостях и газах.
Например, в ходе тестирования микросенсор обнаружил сверхнизкое изменение в растворе — 11 частиц изопропанола на 1 млн частиц деионизованной воды.
Такой устройство может стать перспективной платформой для биомедицинской диагностики и мониторинга окружающей среды. А также сделать еще один шаг на пути к созданию компактных высокочувствительных устройств для проведения на одном чипе тысяч различных тестов — от выявления заболеваний до фиксации утечки токсинов в ультрамалых объемах исследуемой жидкости или газа.
