Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева разработал технологию получения тонких наноструктурированных пленок, состоящих из оксидов цинка и железа и обладающих сенсорной чувствительностью к сверхнизким концентрациям диоксида азота. Полученный сенсор перспективен для неинвазивной диагностики ранних стадий легочных заболеваний. Результаты работы поддержаны грантом Президента РФ (MK-2276.2022.1.3) и опубликованы в международном журнале Biosensors https://www.mdpi.com/2079-6374/13/4/445.
Схема исследования. Автор иллюстрации — к.х.н. Мокрушин Артем
Рак легких – одно из наиболее опасных онкологических заболеваний. Для его диагностирования на ранних стадиях обычно проводят компьютерную томографию грудной клетки. К сожалению, данный вид обследования требует дорогостоящего оборудования и зачастую назначается пациентам с уже явно выраженной формой заболевания, поэтому поздняя выявляемость рака легких является серьезной проблемой. Сегодня исследователи ищут способы повысить эффективность скрининга. Один из возможных подходов состоит в том, чтобы быстро, малоинвазивно, массово и на ранних стадиях определять это заболевание при помощи химических сенсоров.
Известно, что выдыхаемые человеком газы могут быть маркерами определенных заболеваний. В частности, оксид азота является биологическим медиатором в организме человека, он вырабатывается в легких и присутствует в выдыхаемом воздухе. Оксид азота участвует в патофизиологии ряда легочных заболеваний, включая рак легких. Определение сверхнизких концентраций выдыхаемого оксида азота позволит поставить диагностику этого серьезного заболевания на поток.
Специалисты из научных центров Москвы и Долгопрудного создали композитный сенсор с высокой чувствительностью к оксиду азота. Работу прокомментировал кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН Артём Мокрушин: «Мы разработали технологию получения тонких наноструктурированных пленок оксид цинка — оксид железа методом аэрозольного газофазного напыления. Это позволяет получать тонкие наноструктурированные пленки контролируемого химического состава. При исследовании газочувствительных свойств пленок была подтверждена их способность фиксировать сверхнизкие концентрации диоксида азота, что может оказаться полезно для диагностики ранних стадий легочных заболеваний».
Подобрав экспериментальным способом оптимальное соотношение оксидов цинка и железа и применив нестандартную методику нанесения пленок этих оксидов, авторы получили компактный датчик, способный «чувствовать» примесь оксида азота в воздухе, даже если одна молекула оксида азота приходится на 3 миллиона молекул азота и кислорода. При этом датчик продемонстрировал хорошую устойчивость к влажности. Благодаря высокой чувствительности и селективности датчик можно использовать также в промышленности для детектирования концентраций диоксида азота значительно ниже предельно допустимых (ПДК).
Источник: Mokrushin, A.S.; Gorban, Y.M.; Averin, A.A.; Gorobtsov, P.Y.; Simonenko, N.P.; Lebedinskii, Y.Y.; Simonenko, E.P.; Kuznetsov, N.T. Obtaining of ZnO/Fe2O3 Thin Nanostructured Films by AACVD for Detection of ppb-Concentrations of NO2 as a Biomarker of Lung Infections. Biosensors, 2023, 13, 445. https://doi.org/10.3390/bios13040445
https://www.mdpi.com/2079-6374/13/4/445
Информация и фото предоставлены Институтом общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН