ელექტრონულ ცხვირთან დარჩენა: შეიქმნა სუნის ამომცნობი მოწყობილობა

 https://rscf.ru/en/news/engineering-sciences/ostatsya-s-elektronnym-nosom-sozdan-pribor-dlya-raspoznavaniya-zapakho /

ელექტრონულ ცხვირთან დარჩენა: შეიქმნა სუნის ამომცნობი მოწყობილობა

დაავადებების დიაგნოსტირებას, პროდუქტების სიახლის განსაზღვრას და სახიფათო ნივთიერებების პოვნასაც კი სუნით შეძლებს რუსი მეცნიერების მიერ შემუშავებული უნიკალური ბიოელექტრონული ცხვირი. მოწყობილობა შედგება ნანოდეტექტორებით აღჭურვილი მიკროჩიპებისგან, რომლებსაც შეუძლიათ ამოიცნონ ცალკეული სუნი აირების ნარევიდან. მომავალში მოწყობილობა შეძლებს ნებისმიერი შენაერთის პოვნას. მაგალითად, ასეთმა ბიოელექტრონულმა ცხვირმა შეიძლება შეცვალოს მაძებარი ძაღლები, რომლებსაც იყენებენ აეროპორტებსა და სადგურებში ნარკოტიკების და ასაფეთქებელი ნივთიერებების მოსაძებნად.

მოლეკულურ დონეზე

მოსკოვის ელექტროტექნიკის ინსტიტუტის სამეცნიერო-საწარმოო კომპლექსის „ტექნოლოგიური ცენტრის“ მეცნიერებმა შეიმუშავეს უნიკალური მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია სუნის ბუნებრივი სისტემების იმიტაცია. როგორც კომპლექსის დირექტორმა ალექსანდრ საუროვმა განუმარტა „იზვესტიას“, სინამდვილეში, ეს არის ბიოსენსორების ნაკრები, რომელიც მორგებულია გაზის ნარევის ამა თუ იმ შემადგენლობის, ანუ სუნის დასადგენად ან კლასიფიკაციისთვის.

—რაც შეეხება უშუალოდ ამ სფეროში განვითარებულ მოვლენებს, ისინი ძალიან მრავალფეროვანია, - განაცხადა მან. - სენსორების ბიომასალად ისინი ცდილობენ გამოიყენონ ყნოსვითი ფრაგმენტები ან რეცეპტორები, ცალკეული უჯრედები, ეპითელიუმის ფრაგმენტები ან თუნდაც ცალკეული ორგანოები, როგორიცაა მწერების ულვაშები. ჩვენ შევთავაზეთ ასეთი სენსორის ახალი კონცეფცია და ვაჩვენეთ, რომ ის მუშაობს.

თავდაპირველად, მეცნიერებმა დაიწყეს უნივერსალური პლატფორმის შექმნა, რომელიც შეიძლებოდა მორგებულიყო სუნში არსებული სხვადასხვა ნაერთებისთვის. შედეგად, ბიოელექტრონულ ცხვირს საფუძვლად დაედო გენეტიკური ინჟინერიის ტექნოლოგიები. არომატიზატორის მოლეკულის ამოსაცნობად სპეციალისტებმა შესთავაზეს დნმ-ის აპტამერების - ერთჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულების გამოყენება. მათ შეუძლიათ დაკეცვა სამგანზომილებიანა კონსტრუქციებად, რომლებსაც შეუძლიათ შერჩევით დაუკავშირდნენნ მკვლევარებისთვის საინტერესო მოლეკულას.

ვანილის არომატები

პირველი სუნი, რომელიც ბიოელექტრონულმა ცხვირმა ამოიცნო „ტექნოლოგიურ ცენტრში“, იყო ვანილის სუნი..

— ჩვენ შევარჩიეთ დნმ-ის აპტამერი კარგად ცნობილ არომატიზატორზე -  ვანილინზე. შემდეგ, ჩვენ წინაშე დადგა ამოცანა, შეგვექმნა ისეთი სისტემის კონსტრუქცია, რომელიც საშუალებას მოგვცემდა განვსაზღვროთ სუნის კომპონენტი გაზის ფაზიდან, იმის გათვალისწინებით, რომ თავად ჩვენი ბიოსენსორები მუშაობენ მხოლოდ წყლის გარემოში (დნმ აპტამერებს შეუძლია არსებობა მხოლოდ სითხეში), - განუცხადა „იზვესტიას“"იზვესტიას" სამეცნიერო-საწარმოო კომპლექსის კვლევითი ლაბორატორიის „ტექნოლოგიურ ცენტრის“ ხელმძღვანელმა ალექსანდრ კუზნეცოვმა.

თავად ცხვირი შედგება ნანოტექნოლოგიის დახმარებით შექმნილი მიკროჩიპებისგან. ჩიპები აღჭურვილია ნანოდეტექტორებით, რომლებიც წარმოიქმნება სპეციალური მიკროუჯრედების ფსკერზე. ეს კონტეინერები ზემოდან დაფარულია ჰიდროფობიური მემბრანებით, რომლებიც ბლოკავს წყლის გაჟონვას მათში, მაგრამ ამავე დროს უშვებს შიგნით ჰაერის ნარევს. ასეთი კონსტრუქცია შესაძლებელს ხდის ნანოდეტექტორის ზედაპირის ზემოთ წყალხსნარის ფენის შენარჩუნებას, რომელიც მიედინება 1 მიკრონი სისქის გვერდითი მიკროარხის მეშვეობით. სუნის განსაზღვრული მოლეკულები მემბრანის მეშვეობით დნმ-ის აპტამერთან ერთად აღმოჩნდებიან ხსნარში, და მათ ურთიერთქმედებას არეგისტრირებს ნანოდეტექტორი უჯრედის ბოლოში.

—ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ შემოთავაზებულ კონსტრუქციას შეუძლია შერჩევით გამოავლინოს ვანილინის არომატის მოლეკულები მოხალული ყავის სუნში. ცნობისთვის: ეს სუნი 300 აქროლადი ნაერთებისგან წარმოიქმნება და ყველა ამ ნაერთების თანაფარდობა დამოკიდებულია ყავის მარცვლის წარმოშობის ადგილზე, მისი მოხალვის მეთოდსა და ინტენსივობაზე, - განაცხადა ალექსანდრ კუზნეცოვმა. ასეთ ნარევში რომელიმე კონკრეტული ქიმიური ნაერთის დადგენა რთული ანალიტიკური ამოცანაა.

ძაღლის ყნოსვა

მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მოწყობილობა გამოყენებული იქნება რთული შემადგენლობის ნარევების სწრაფი ქიმიური ანალიზისთვის.

— ამ სამუშაოს საფუძველზე შესაძლებელია მთელი რიგი ანალიტიკური მოწყობილობების დამზადება, რომელიც გამოდგება მეცნიერებაში, მედიცინაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, - დარწმუნებულია ალექსანდრ საუროვი..

მაგალითად, ამ მოწყობილობას შეუძლია დაეხმაროს მეცნიერებს ქიმიური ანალიზისთვის აღჭურვილობის არსენალის გაფართოებაში. მედიცინაში, ასეთი მოწყობილობები, რა თქმა უნდა, იპოვის გამოყენებას არაინვაზიური დიაგნოსტიკის სფეროში - მაგალითად, შიზოფრენიის სუნით დადგენისას (ეთოდიკის შესახებ „იზვესტია“ ადრე წერდა). ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ასეთი სენსორისა და სმარტფონის დახმარებით, ადამიანი შეძლებს შეამოწმოს პროდუქციის სიახლე მაღაზიაში. ბიოელექტრონული ცხვირის კიდევ ერთი შესაძლო გამოყენება შორეულ პერსპექტივაში არის აეროპორტებსა და რკინიგზის სადგურებზე ასაფეთქებელი ნივთიერებებისა და ნარკოტიკების ძებნა..

გაზის სენსორების სფეროში კვლევები თანამედროვე მეცნიერების მწვავე თემაა, თქვა სამხრეთ ურალის სახელმწიფო უნივერსიტეტის სამეცნიერო-საგანმანათლებლო ცენტრის „ნანოტექნოლოგიების“ ინჟინერმა, მასალათმცოდნეობის და მასალების ფიზიკური ქიმიის კათედრის უფროსმა მეცნიერ თანამშრომელმა დიმიტრი ჟერებცოვმა.

—მოსკოვის ელექტრონული ტექნიკის ინსტიტუტის ექსპერიმენტი არ ჩამოუვარდება მსოფლიოს წამყვანი ლაბორატორიების მუშაობას. ბიოელექტრონული ცხვირის დასრულება და ინდუსტრიულ დონემდე მიყვანა შესაძლებელია, რაც აქამდე არავის გაუკეთებია მსოფლიოში, - დარწმუნებულია ის.

ეს სამუშაო აერთიანებს ცოდნის რამდენიმე სფეროს - ქიმიას, მასალათმცოდნეობას და ბიომედიცინას, რაც ძალიან პერსპექტიულია თვლის ტომსკის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტის (უნივერსიტეტი, რომელიც მონაწილეობს პროექტში 5-100) ქიმიური და ბიოსამედიცინო ტექნოლოგიების კვლევითი სკოლის განვითარების დირექტორი, მარინა ტრუსოვა. 

—ექსპერტის აზრით, ტექნოლოგია შეიძლება გამოიყენონ ორგანიზაციებმა ნარკოტიკული ნივთიერებების აღმოსაჩენად ან როსპოტრებნადზორმა.

სამუშაო ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა, ბიოელექტრონული ცხვირის კომერციალიზაციამდე რამდენიმე წელი დასჭირდება, აღნიშნავენ თავად მეცნიერები. პროექტი რუსეთის სამეცნიერო ფონდის მხარდაჭერით განხორციელდა. სამი წლის განმავლობაში მის განხორციელებაზე 18 მილიონი რუბლი დაიხარჯა.