Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?

Лазерный луч стал основой для уникального «электронного носа»

Лазерный луч стал основой для уникального «электронного носа»

Лазерный луч стал основой для уникального «электронного носа», который чувствует огромный спектр органических веществ с совершенно невообразимой чувствительностью. Авторы изобретения рассказали о нем корреспондентам «Акадо».

Сотрудники Лаборатории лазерной диагностики ИОФ РАН под руководством Сергея Алимпиева создали новый метод анализа следов взрывчатых веществ, наркотиков и многих других органических соединений на основе технологии SALDI. SALDI означает Surface Assisted Laser Desobtion Ionization (лазерная десорбция-ионизация при помощи поверхности).

В самой же лаборатории аппарат называют электронным носом.

Принцип действия детектора таков. На внешней стороне специальной сферической камеры-интерфейса вращается небольшой кусочек специально подготовленной поверхности — наноструктурированный кремний. Наношероховатости на его поверхности отлично связываются с азотсодержащей органикой. Во время выхода поверхности в зону доставки пробы молекулы прикрепляются, или, как говорят химики, сорбируются на ней.

Дальше поверхность попадает внутрь прибора — в зону анализа, где она облучается Nd-YAG-лазером (ниодимовый твердотельный). Лазер десорбирует осевшие молекулы, но уже в виде ионов, которые попадают в масс-спектрометр, измеряющий отношение массы частицы к ее заряду.

Характерные пики позволяют сразу же определять в пробе сорбированные молекулы и проводить анализ проб воздуха практически в режиме онлайн.

Патенты SALDI

J. Sunner, S. Alimpiev, S. Nikiforov. «Method and apparatus to produce gas phase analytical ions». USA Patent 6,825,477. November 30, 2004.

С. Алимпиев, А. Гречников, С. Никифоров, В. Караванский, Я. Саннер. «Способ формирования шероховатой поверхности кремниевых подложек и электролит для анодного травления подложек». РФ патент № 2217840, 2003.

С. Алимпиев, А. Гречников, С. Никифоров, В. Караванский, Я. Симановский. «Способ десорбции-ионизации химических соединений». РФ патент № 2285253, 2006.

С. Алимпиев, А. Гречников, С. Никифоров, Я. Симановский. «Способ доставки анализируемого вещества в систему регистрации и устройство для его осуществления». Заявка на патент РФ № 2006,131,356, 2006.

Важно и то, что технология позволяет создать сравнительно небольшой прибор, что делает его очень важным в первую очередь для спецслужб.

Эффективность метода при этом очень высока. Если учесть, что в лучших случаях лазер способен оторвать с ионизацией один процент адсорбированных частиц, то в принципе может оказаться достаточно попадания на кремниевую пластинку всего сотни молекул искомого вещества: масс-спектрометру достаточно и одного иона.

Если же говорить о реальной чувствительности метода, то созданный экспериментальный образец чувствует ничтожные количества органических веществ. Так, предел обнаружения трипропиламина, никотина, метамфетамина, гептила и ряда других азотсодержащих органических молекул в воздухе находится на уровне относительных концентраций 10−12, или 1 ppt (одна молекула на триллион молекул «воздушных» газов). Было бы любопытно сравнить эту чувствительность с чувствительностью самых точных используемых на сей день «детекторов» взрывчатки и наркотиков — специально обученных собак. Если сравнивать чувствительность SALDI с цифрами, которые называют эксперты-кинологи (10—100 ppt), то «электронный нос» чует на порядки лучше (напомним, что «на порядок больше» на самом деле означает не просто «больше», а «больше в десятки раз»).

При этом собаки очень узкоспециальны: одних натаскивают на взрывчатку, других — на наркотики. Прибору же все равно, что определять.

Так, простейшая проба воздуха в лаборатории сразу же показывает наличие диэтиламина, триметиламина, содержащихся в выдохе и поте человека, и, разумеется, никотина.

Основные научные публикации по технологии SALDI

Kraft P., Alimpiev S., Dratz E., Sunner J. «Infrared, Surface-Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry on Frozen Agueus Solution of Proteins and Peptides Using Suspensions of Organic Solids». J.Am.Soc.Mass Spectrom. 1998, v. 9, p. 912—924

Alimpiev S., Nikiforov S., Karavanskii V., Sunner J. «On the Mechanism of Laser-Induced Desorption-Ionization of Organic Compounds from Etched Silicon and Carbon Surfaces». J.Chem.Phys., 2001, v. 115, p. 1891—1901.

Alimpiev S., Nikiforov S., Grechnikov A. A., Sunner J. «Novel Technique for Ultra Sensitive Detection of Organic Compounds» in «Vapor and Trace Detection for Anti-Terrorism Purposes». Kluwer Academic Publishers, 2004.

Alimpiev S., Grechnikov A., Sunner J., Karavansky A., Simanovsky Ya., Zhabin S., Nikiforov S. «On the Role of Defects and Surface Chemistry for Surface-Assisted Laser Desorption Ionization from Silicon». J.Chem.Phys. 2008, v. 128, № 1, 014711.

Применение метода может быть очень широким. В первую очередь это, конечно, анализ на присутствие следов взрывчатых и наркотических соединений. Можно делать анализ состава многих лекарственных средств. Анализировали лаборатории и алкогольную продукцию (водку) на фальсификаты. Важным научным применением SALDI может стать использование его для анализа пептидов и биомолекул и использование его в протеомике — разделе биохимии, изучающем белки.

Важное достоинство метода — его полная индифферентность к неполярным органическим молекулам. В городском воздухе в основном присутствуют следы различных углеводородов, входящих в состав битума, бензина и дизельного топлива. Если бы SALDI оказался чувствителен и к ним, «бензиновый шум» стал бы серьезной проблемой. Но «электронный нос» бензин не интересует.

Сейчас авторы работают над новым перспективным направлением применения технологии SALDI.

Известно, что собаки чуют раковых больных (в основном это касается рака гортани и рака легких). Если это чутье основано на каких-то органических биомаркерах, присутствующих в выдохе, то весьма вероятно, что их еще точнее можно поймать при помощи SALDI.

Сейчас ведутся переговоры с несколькими клиническими учреждениями Москвы, и в случае успешных испытаний медицина получит очень чувствительный метод диагностики этих опасных заболеваний на ранних стадиях.

Источник: www.akado.com

{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (0)

×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com