Bioantureita kuparista ja grafeenioksidista

Moscow Institute of Physics and Technologyn tutkijat ovat kehittäneet tavallista herkempiä bioanturipiirejä, jotka perustuvat kupariin tavallisesti käytetyn kullan sijaan. Sen lisäksi, että laite on hieman edullisempi, se on myös helpompi valmistaa.

Biosensoripiirejä käytetään lääkkeiden kehittämiseen mutta niillä tutkitaan myös molekyylien vuorovaikutusten kinetiikkaa. Lisäksi ne voivat toimia perustana erilaisille kemiallisille analysaattoreille, joita käytetään etsittäessä sairauksia osoittavia molekyylejä tai havaitsemaan vaarallisia aineita elintarvikkeissa ja ympäristössä.

Kupariin ja grafeenioksidiin tukeutuva plasmoninen biotunnistusanturi saavuttaa erinomaisen herkkyyden ja on toimintavaltaan yhteensopiva nykyisten kaupallisten biosensorien kanssa.

"Meidän tekninen ratkaisu on tärkeä askel kehitettäessä biologisia antureita, jotka perustuvat fotoniikkaan ja elektroniikkateknologiaan", toteaa professori Valentyn Volkov, joka johtaa MIPT:n Nanooptics and Plasmonics -laboratoriota. "Vakion valmistustekniikan sekä kuparin ja grafeenioksidin yhdistämällä saavutamme korkean hyötysuhteen. Tämä avaa uusia väyliä biosensoreiden kehittämiselle."

Tavallisin optoelektroniikan ja fotoniikan materiaali on kulta. Sillä on erinomaiset optiset ominaisuudet ja se on kemiallisesti erittäin vakaa. Mutta se on kallista eikä ole yhteensopiva mikroelektroniikan valmistustekniikan kanssa.

Kuparin optiset ominaisuudet ovat samat kuin kullan mutta se kärsii hapettumisesta tai korroosioista, eikä sitä siksi ole käytetty biosiruissa. Nyt MIPT-tutkijat ratkaisivat ongelman peittämällä metallin dielektrisellä ja grafeenioksidin kerroksilla. Hapettumisen estämisen lisäksi tämä muutti anturisirun optisia ominaisuuksia, tehden sen herkemmäksi.

Kullan korvaaminen kuparilla avaa mahdollisuuden kehittää älypuhelimiin ja älykkäisiin vaatteisiin sovellettavia CMOS-tekniikalla toteutettavia kompakteja biosensoreita.

Ratkaisumme on mahdollisten asiakkaiden käytettävissä ennen vuoden loppua. Tässä tutkimuksessa ehdotettuja tekniikoita voitaisiin käyttää miniatuuristen antureiden ja hermorajapintojen luomiseen, ja niitä ajatellen työskentelemme tällä hetkellä."