Чип в виде "слоёного пирога" обнаружит наркотики в крови, выдыхаемом воздухе и моче

Изображение показывает поверхность нового чипа. Она состоит из наночастиц золота, которые были нанесены поверх наночастиц серебра, чтобы сформировать гибридную наноструктуру.

Фото Nan Zhang.

Возможно, в скором времени специалисты смогут получить портативный, практичный и недорогой прибор для обнаружения кокаина и других наркотических веществ. Устройство будет работать по принципу алгометра (или алкотестера). Учёные из Университета Нью-Йорка в Буффало под руководством Цяоцяна Ганя (Qiaoqiang Gan) создали чип, выявляющий наркотик в образцах крови, выдыхаемого воздуха, мочи и слюны человека.

Чип работает благодаря методике, называемой резонансная спектроскопия комбинационного рассеяния, усиленного поверхностью (SERS). Сами специалисты шутливо описывают чип как "оптический слоёный пирог".

На "дне" чипа находится слой серебра, действующий как зеркало. Поверх него расположен слой диэлектрического вещества — например, диоксида кремния или оксида алюминия. На самом верху располагается "активный слой", созданный из наночастиц серебра и золота.

Принцип работы чипа следующий: осаждающиеся на поверхность чипа молекулы будут проходить между наночастицами. После этого специалисты подвергнут чип воздействию лазерного луча. "Зеркало" и диэлектрический материал изменяют падающий свет, что приводит к увеличению числа фотонов на активном поверхностном слое. Исходящий "усиленный" свет позволяет определить, есть ли в изучаемом образце будет нужное вещество.

Предполагается, что портативное устройство сможет анализировать чёткую светорассеивающую сигнатуру веществ, попавших на чип, и определять, соответствует ли она "подписи", которая, как известно из лабораторных тестов, производится кокаином.

Чип будет встроен в портативное устройство, которое будет не только анализировать исходящий свет, но и предварительно извлекать молекулы вещества, которое нужно будет опознать из предоставляемого биологического образца.

Как отмечают создатели, в дальнейшем устройство можно будет также использовать для выявления подобным образом других наркотических веществ, таких как марихуана.

"Высокая эффективность чипа, который мы разработали, позволила обнаружить кокаин в ходе наших экспериментов в течение нескольких минут", — говорит Гань.

По его словам, ещё одно преимущество чипа состоит в том, что его изготовление не требует больших затрат. "Его можно произвести, используя исходные материалы, цена которых не превышает 10 центов (около 7 рублей по курсу на 08.05.2018 – прим.ред.). Мы также использовали недорогие методы изготовления", — заключает он. Например, вместо дорогостоящей литографии, учёные послойно осаждали нужные вещества на стеклянную подложку.

Результаты исследовательской работы представлены в научном издании Small Methods. Отметим, что, если чип уже готов, то разработка самого портативного устройства ещё только в планах учёных из США.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о создании аналога собачьего носа, напечатанного на 3D-принтере. Он оказался эффективнее всех детекторов. Также учёные выяснили, что использование наркотиков теперь можно установить по отпечаткам пальцев.