Наносенсоры на страже нашего здоровья
Томский политехнический университет радует новыми разработками. На этот раз ученые ТПУ создали бесшумные наносенсоры. Добавим в них чат GPT – и Т-800 готов. Шутка. (А, может, и нет).
Наносенсоры – это очень маленькие устройства (их размер варьируется от 30 до 200 нанометров), основная задача которых измерять некие величины и передавать сигналы, которые затем смогут проанализировать уже более мощные машины.
На практике их можно использовать в самых разных областях. Ученые ТПУ разработали наносенсоры, которые можно приравнять к бесшумным – их собственные шумы снижены практически до нуля, что позволяет использовать эти устройства в сверхчувствительных приборах. Для того чтобы бесшумная работа наносенсоров стала возможной, в их составе использовались наночастицы серебра.
Конкретно данная разработка нацелена на использование в медицинских целях, а именно «для создания современных сверхвысокочувствительных измерительных приборов медицинского назначения для повышения качества диагностики» и последующего «мониторинга работы состояния органов и тканей человека», как указано на сайте ТПУ.
Как работают наносенсоры? Попробуем рассказать ненаучным языком для общего понимания. Поскольку весь организм человека буквально пропитан электричеством, все органы и ткани посылают биоэлектрические низкоамплитудные сигналы. Их значение крайне мало для того, чтобы их зафиксировал какой-то большой прибор, а наносенсоры – пожалуйста. То есть они считывают эту активность в диапазоне от нескольких единиц и десятков нановольт.
Как итог: возможность создания электрофизиологической аппаратуры сверхвысокого разрешения. А также много других полезных и важных вещей. Например, на базе этого открытия удалось создать медицинские электроды, которым для использования не нужен проводящий гель.
Еще одна область для использования – создание высокочувствительной аппаратуры для постоянной носки, а значит, постоянный контроль состояния пациента в режиме реального времени.
Благодаря помощи добровольцев изобретение уже было исследовано на людях. При сравнении двух групп добровольцев – с диагнозом «Ишемическая болезнь сердца» и контрольной здоровой группы – удалось выяснить, что новые электроды способны регистрировать микропотенциалы сердца на уровне нескольких нановольт.
Соавтор исследования, заведующая научно-производственной лабораторией «Медицинская инженерия» Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Диана Авдеева рассказала об особенностях новой технологии:
«Ранее мы создали электроды, уровень шума которых был не более220 нВ в диапазоне частот от 0 до 10 000 герц и с устойчивостью к электромагнитным помехам, которые позволяли регистрировать микропотенциалы сердца уровнем от 300 нановольт. Новая технология изготовления наносенсоров позволила создать практически бесшумные наносенсоры, способные регистрировать микропотенциалы от единиц и десятков нановольт».
Следующая задача – разработка программного обеспечения, благодаря которому будет можно рассчитывать энергию микропотенциалов в диапазоне от 1 нановольта до 50 нановольт.
«В планах повысить чувствительность сенсоров до долей нановольт, чтобы регистрировать патологические изменения на клеточном уровне. Так мы сможем, например, диагностировать патологические изменения в клетках при онкологии на самых ранних этапах», – подытоживает Диана Авдеева.
Изобретение томских ученых уже запатентовано и поддержано Российским научным фондом. Нигде в мире еще нет подобной разработки! Достойный повод для гордости, согласитесь?
Фото: Хайтек, Газета Матерлайф