Ученые разработали медицинский сенсор, который использует цианобактерии Arthrospira platensis, известные как спирулина, для анализа состава выдыхаемого воздуха. Такие биосенсоры по-разному реагируют в зависимости от материала подложки, на которую наносится раствор с бактериями. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Сенсор на кремниевой основе воспринимает испарения воды, перекиси водорода, уксуса и спирта, тогда как образец на углеродных волокнах особенно чувствителен к механическим воздействиям – касаниям и вибрации. Благодаря этому создается потенциал для разработки простых, экологичных и многофункциональных портативных датчиков, которые пригодятся как спортсменам для контроля состояния, так и пациентам с астмой и сердечными заболеваниями для диагностики и мониторинга.
Выдыхаемый воздух человека содержит сложный набор газов и химических веществ, концентрация которых меняется в зависимости от здоровья. Например, при диабете в дыхании можно обнаружить пары ацетона, при болезнях сердца – перекись водорода. Постоянный мониторинг дыхания помогает вовремя выявлять ухудшения состояния, для чего нужны доступные и компактные сенсоры для домашнего и медицинского использования.
Исследователи из Института физики полупроводников СО РАН совместно с коллегами использовали спирулину, поскольку этот микроорганизм обладает полезными свойствами и легко выращивается. На основе высушенной биомассы были приготовлены две суспензии: из клеточных оболочек и из внутриклеточных структур. Эти растворы наносили на разные подложки: кремниевые и углеродные с полимером Nafion, который формирует защитную мембрану, устойчивую к воздействию паров и химических веществ.
В ходе экспериментов выяснилось, что при выдохе электрическое сопротивление сенсоров резко снижалось — от 10 до 100 тысяч раз, при этом показатели зависели от пола, возраста, физической формы и здоровья испытуемых. Мужчины при равных усилиях выдыхали больше, вызывая сильное снижение сопротивления. Сенсоры, изготовленные с помощью струйной печати, показали более стабильный отклик за счет равномерной структуры пленок. Также устройства на основе внутриклеточных компонентов реагировали быстрее – за 22–28 секунд, тогда как сенсоры из клеточных мембран – за 50–55 секунд.
Это исследование открывает возможности создания экологичных и эффективных портативных устройств для мониторинга состояния здоровья по дыханию, что особенно важно для людей с хроническими заболеваниями.
Белок Vostok в мозге дрозофилы контролирует трехмерную структуру ДНК. Это подтверждает ключевую роль белка в правильном развитии и функционировании нервных клеток.