Специалисты Тульского государственного университета совместно с коллегами из других российских вузов создали миниатюрные биосенсоры для определения уровня загрязнённости воды органическими примесями. Основой разработки стали наноструктуры меди, которая известна как хороший проводник. Вторым компонентом стали особые микроорганизмы, устойчивые к воздействию токсичных ионов меди. Учёные подчёркивают, что датчики будут просты и дёшевы в производстве и станут неотъемлемой частью систем мониторинга качества воды.
Российские учёные из лаборатории биологически активных соединений и биокомпозитов «БиоХимТехЦентра» Тульского государственного университета совместно с коллегами из Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, МИРЭА и с кафедры автоматизированного проектирования Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ создали инновационный датчик для определения уровня органической загрязнённости воды. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Environmental Science: Nano. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки.
Степень загрязнённости воды органическими примесями определяют по уровню биохимического потребления кислорода (БПК), который меняется под влиянием биохимического разложения органики и в процессе дыхания микроорганизмов.
Для создания миниатюрных и чувствительных БПК-датчиков используют микроорганизмы в комбинации с различными перспективными наноматериалами, включая листы из меди наноразмерной толщины.
Медь является эффективным недорогим проводником, однако пока она не применяется широко в биосенсорах, поскольку её ионы токсичны для живых микроорганизмов.
Авторы работы смогли решить эту проблему. Они выяснили, что некоторые виды бактерий и дрожжей устойчивы к воздействию ионов меди. В частности, таким свойством обладают дрожжи вида Debaryomyces hansenii. Бактерии Paracoccus yeei могут подвергаться воздействию ионов, однако учёные придумали, как повысить их резистентность при помощи нетоксичного органического соединения.
Кроме того, нанесение нанослоёв проводящих полимеров на электрод позволяет ещё больше понизить токсичность меди. На основе этих принципов авторы исследования создали биорецепторный элемент, который применили в новом медном наносенсоре. Размер нового датчика — всего около двух миллиметров, тем не менее сенсор позволяет точно определять уровень загрязнённости воды. Такие датчики будут простыми и дешёвыми в производстве, уверены исследователи.
«Я считаю, что это очень большой шаг вперёд в области биологических сенсорных систем. В будущем эти миниатюрные датчики могут стать неотъемлемой частью систем мониторинга качества воды, помогая нам контролировать состояние окружающей среды и обеспечивать безопасность питьевой воды», — пояснила RT один из авторов исследования, аспирант ТулГУ Анастасия Медведева.