Wykorzystywanie nanotechnologii w celu rozpoznawania właściwych zapachów
Dzięki łączeniu biomolekuł z niebiologicznymi przetwornikami elektronicznymi, bioelektroniczne systemy molekularne mogą pewnego dnia znaleźć wiele zastosowań, między innymi w biosensorach. Aby dorównać działaniu naturalnych biosensorów węchowych, w ramach europejskiego projektu SPOT-NOSED wytworzono macierz nanosensorów biologicznych wykorzystującą elektryczne właściwości pojedynczych receptorów węchowych. Gdy molekuła zapachu wiąże się z receptorem węchowym, wywołane zmiany w ukształtowaniu i właściwościach impedancyjnych proteiny mogą zostać zarejestrowane za pomocą nanoelektrod. W celu stworzenia bioelektronicznego nosa rozpoznającego wiele zapachów zintegrowano unieruchomiony czuły materiał biologiczny z przetwornikami przekształcającymi sygnały biologiczne w sygnały elektryczne o mierzalnych wartościach. Oznacza to, że macierz nanosensorów biologicznych scala zestaw elementarnych nanoprzetworników, z których każdy składa się z nanoelektrod wykonanych z metalu szlachetnego, pomiędzy którymi umieszczony jest pojedynczy receptor węchowy. Jako najodpowiedniejsze wybrano substraty z metali szlachetnych: platyny (Pt), złota (Au) i srebra (Ag), ponieważ można je względnie łatwo sfunkcjonalizować. Urządzenia oparte na nanoelektrodach wyprodukowano w Centro National de Microelectrónica (CNM) w Barcelonie przy użyciu standardowych procesów mikroelektronicznych, takich jak nanolitografia i litografia elektronowa. Zarówno pojedyncze nanoelektrody jak i ich macierze zostały wyprodukowane ze średnicą od ok. 1 mikrona do mniej niż 500 nm. Ogniwem elektrochemicznym do pomiarów impedancji miejscowej było ogniwo trójelektrodowe o objętości 5 ml z płytką platynową jako przeciwelektrodą. Polaryzacja srebrnej elektrody pracującej była stała względem nasyconej kalomelowej elektrody odniesienia (NEK). Obszerne testy laboratoryjne wykazały, że nowatorski biologiczny nanosensor węchowy reaguje na kilka molekuł zapachowych z dużą dokładnością, przewyższającą nawet wstępne oczekiwania badaczy. Partnerzy programu SPOT-NOSED planują kontynuować badania i opracować odpowiednie oprzyrządowanie elektroniczne, które można będzie dostosować do mikroskopu sił atomowych w celu przeprowadzenia pomiarów w skali nano.
