Ученые МГУ вместе с коллегами предложили использовать тонкий слой оксида гафния (HfO₂) для защиты нанопроводниковых биосенсоров от деградации в биологических жидкостях организма. Предложенная методика обеспечивает существенное увеличение срока службы сенсоров на основе кремния, сохраняя при этом их уникальную способность обнаруживать отдельные молекулы ключевых индикаторов болезней, говорится на сайте учебного заведения.
Необходимость быстрого и точного выявления признаков заболеваний становится все острее. Среди современных подходов особое внимание уделяется технологиям биосенсоров на основе кремниевых полевых транзисторов с нанопроводниками. Эти приборы обладают способностью фиксировать присутствие молекул биомаркеров с чрезвычайно высокой точностью, вплоть до регистрации одиночной молекулы. Несмотря на огромный потенциал, широкое внедрение таких датчиков ограничено их низкой устойчивостью к воздействию жидкостей человеческого тела, таких как кровь и сыворотка, что вызывает постепенное разрушение материала и выход прибора из строя.
Проблему биологической устойчивости ученые предлагают решить путем нанесения тонкого покрытия из оксида гафния на поверхность нанопроводов. Материал отличается превосходной химической стойкостью, высокими изоляционными свойствами и уникальной диэлектрической проницаемостью, что позволяет формировать толстый защитный слой без ущерба чувствительности сенсора. Нанесение слоя осуществляется с помощью метода атомно-слоевого осаждения, обеспечивающего однородность и контролируемую толщину покрытия.
Чтобы подтвердить работоспособность предложенного метода, ученые сравнили работу сенсоров с традиционным оксидом кремния (SiO₂) и новым слоем HfO₂. Они продемонстрировали значительное повышение стабильности работы сенсоров в кислых и щелочных условиях, аналогичных условиям биологических сред, а также исследовали влияние нового покрытия на электрические характеристики транзисторов. Благодаря тщательному подбору толщины слоя удалось избежать образования дефектов и зарядовых ловушек, способных негативно повлиять на чувствительность устройства.
Одним из важнейших этапов исследования стало создание способа функциональизации поверхности HfO₂ для последующей фиксации биологически активных молекул. На поверхности были закреплены золотые наночастицы, служащие основой для прикрепления специфичных антител к ПСА (простат-специфический антиген), ключевому маркеру онкологических заболеваний простаты. Эксперимент подтвердил, что защитное покрытие не снижает возможности создания полноценного биосенсорного комплекса.
Таким образом, новый подход позволит создать надежные, компактные и эффективные диагностические инструменты для быстрой и качественной оценки состояния здоровья пациента прямо на месте оказания медицинской помощи. Эта технология способна сделать точные медицинские тесты доступнее и быстрее, открывая новые перспективы для раннего выявления тяжелых заболеваний и своевременного начала лечения.
Ранее в России создали светящиеся производные нуклеиновых кислот. Рассказали, зачем они нужны.
