НИИИТ
Научно-исследовательский институт инновационных технологий
Печатная электроника
Лаборатория печатной электроники
Генератор идей
Если у Вас есть идеи по
применению печатной электроники,
напишите нам об этом
Отправить
25 Февраля 2016

Тонкий гибкий датчик рака на пленке небольших размеров

 

Тонкая растягивающаяся пленка, повторяющая контуры тела, излучает свет с круговой поляризацией. На основе этой пленки спроектирован датчик, который позволит точно находить оставшиеся раковые клетки.

Инженеры-химики Мичиганского Университета, разработчики датчика, считают, что он поможет пациентам пройти курс реабилитации с минимальным нарушением привычного уклада жизни.

«Систематический и достаточно частый контроль наличия раковых клеток позволит эффективнее составлять курс приема лекарств и добавит душевного спокойствия пациентам. Все это станет доступно с разработкой такого датчика», — говорит профессор Николас Котов (Nicholas Kotov). Подробные материалы данной новости опубликованы в онлайн издании Nature Material.

Пленка излучает свет с круговой поляризацией, который необходим для раннего обнаружения рецидива появления раковых клеток. Круговая поляризация подобна линейной, используемой в поляризационных солнцезащитных очках. Но в отличие от двумерной поляризации, круговая поляризация формирует трехмерную спиральную структуру, вращающуюся по или против часовой стрелки.

Круговая поляризация незаметна человеческому глазу и редко встречается в природе. Её можно использовать в диагностике рака по контрольным признакам болезни в крови пациента. На данный момент поляризованный свет производят крупногабаритные дорогостоящие установки. Новая разработка позволит получать поляризованный свет с помощью небольшой и относительно недорогой пленки.

Процесс диагностики заключается в обнаружении частиц белка и обрывков ДНК в крови, которые появляются на ранних стадиях при рецидиве рака. Суть процедуры во внедрении синтетических биологических частиц, которые прикрепляются к биомаркерам. Эти частицы покрыты специальным отражающим слоем, соответствующим поляризованному свету. Их добавляют в пробу крови, и они связываются с биомаркерами. При облучении такой пробы поляризованным светом частицы можно четко увидеть.

Разработчики планируют изготовить тестовое устройство размером со смартфон, способное быстро проводить такой анализ. Его смогли бы использовать и врачи, и сами пациенты в домашних условиях.

Основные преимущества пленки — растягиваемость и изгибаемость. Эти характеристики позволяют создавать мгновенные колебания в поляризации света. Соответственно можно изменять интенсивность поляризации, угол или направление вращения света. Благодаря этим свойствам врачи смогут изменять свойства света, фокусируя его, как в телескопе, на одной частице или группе частиц.

Работа началась с прямоугольной пластины PDMS — это гибкий пластик, используемый в контактных линзах. Одна сторона пластины была закручена на 360 градусов, обе стороны пластины закреплены. После этого были нанесены пять слоев светоотражающих наночастиц золота — достаточное количество, чтобы отражать свет, но недостаточное, чтобы препятствовать его прохождению насквозь через слои. Для фиксации частиц использовались специальные полиуретановые составы.

«Золото было выбрано нами по двум причинам: во-первых, его частицы показывают отличные свойства по поляризации проходящего света, а во-вторых, они хороши в самоорганизации S-образных цепей, необходимых для круговой поляризации», — говорит Йунсеб Ким (Yoonseob Kim).

После того, как зажимы раскрутили, и пластик приобрел исходную форму, наночастицы сложились в S-образные цепи в форме волны, формирующие круговую поляризованную волну при прохождении пластика насквозь. Пленку можно растягивать и возвращать в исходное состояние десятки тысяч раз, изменяя степень поляризации при скручивании и возвращаясь к исходной при распрямлении, и так много раз подряд.

Вероятно, готовое устройство появится на рынке в течение нескольких ближайших лет. Профессор Котов также предполагает, что разработанная технология может применяться при передаче информации и для разработки устройств, которые становятся невидимыми за счет огибания их светом. Университет работает над патентованием данной технологии.

Источник: Мичиганский Университет