Superfícies com molhabilidade controlada para capturar e identificar moléculas em concentrações de traços
p Caia na superfície superhidrofóbica da plataforma do concentrador. Crédito:Centro educacional científico 'Nanotecnologias', FEFU
p Um grupo internacional de físicos da Far Eastern Federal University (FEFU), a Academia Russa de Ciências e a Universidade de Tecnologia Swinburne (Austrália) desenvolveram uma tecnologia para captura e análise química de moléculas orgânicas e não orgânicas em concentrações ultrabaixas. O artigo foi apresentado em
Nanoescala . p A descoberta leva a soluções mais produtivas em microbiologia, Medicina, química, e bioquímica, oferecendo identificação rápida de substâncias perigosas e tóxicas, marcadores de câncer, e metabólitos de microrganismos patogênicos em concentrações de traços.
p Usando Teflon como substrato, a equipe criou uma plataforma concentradora especial que permite um aumento de um milhão de vezes na concentração das moléculas que estão sendo identificadas. A tecnologia reduz o tempo necessário para análises bioquímicas avançadas de vários dias para apenas algumas horas.
p "O elemento-chave do concentrador é uma armadilha super-hidrofílica micro e nanoestruturada (que atrai água) cercada por uma área super-hidrofóbica (repelente de água), "explica Alexey Zhizhchenko, pesquisador associado do Centro de Pesquisa e Educação em Nanotecnologia, Escola de engenharia, FEFU. "Em nosso concentrador, uma gota de líquido comum desempenha o papel de um recipiente para transporte controlado das moléculas alvo para a armadilha superhidrofílica. Este transporte é possível controlando o tamanho e a posição da gota no curso da vaporização, o que é conseguido adaptando e otimizando as propriedades de umedecimento do substrato. Até 97 por cento das moléculas alvo são então localizadas na pequena armadilha, e sua concentração aumenta mais de 1 milhão de vezes em relação ao seu valor inicial. Isso leva a um aumento dramático da resposta óptica das moléculas aprisionadas. Ao combinar esse recurso com propriedades de detecção de produtos químicos altamente sensíveis da armadilha, os cientistas são capazes de detectar e identificar substâncias-alvo, mesmo que haja apenas algumas centenas de moléculas na gota. Além disso, a otimização adicional do projeto do concentrador pode resultar potencialmente na detecção de uma única molécula.
p Imagem explicando como funciona a plataforma do concentrador. Crédito:Centro educacional científico 'Nanotecnologias', FEFU
p A plataforma do concentrador é fabricada por gravação direta a laser em substratos de Teflon com pulsos ultracurtos. O processo não requer foco forte do laser e, portanto, leva apenas alguns minutos para ser concluído. A tecnologia é versátil, relativamente barato, e pode ser potencialmente usado para fazer novas gerações de plataformas de biossensores para análises químicas altamente precisas e sensíveis.
p No início deste ano, a mesma equipe de pesquisa, como parte de um grupo de trabalho internacional de cientistas, desenvolveu uma tecnologia para identificar traços de concentração de substâncias usando uma plataforma de substrato de silício preto. Devido à sua morfologia específica, o silício preto amplifica o sinal Raman - a luz espalhada pelas moléculas que estão sendo analisadas - e não distorce os resultados espectroscópicos devido à sua não invasão, o que significa que não reage com a substância em questão.