Skip to main content

Novel organic-inorganic materials in opto-electronic systems for the monitoring and control of bio-processes

Article Category

Article available in the folowing languages:

Czujniki do zastosowania w najbardziej ekstremalnych środowiskach

Naukowcy z finansowanego przez UE projektu MATINOES badali możliwość opracowania szybkich, niedrogich czujników do zastosowania w produkcji biotechnologicznej. Badania skupiały się przede wszystkim na czujnikach optycznych pozwalających na monitorowanie ekstremalnych środowisk reakcji.

Technologie przemysłowe

Zastosowano światłowody, które przekazują promieniowanie elektromagnetyczne z obszaru odczytu, bezpośrednio stykającego się z analizowaną próbką. Niezwykle ważnym elementem było zastosowanie osadzonych w materiale powlekającym odczynników, które umożliwiły śledzenie zmian chemicznych w badanym materiale. Konsorcjum MATINOES opracowało czułe powłoki do użytku w opartych na enzymach, wewnętrznych i zewnętrznych czujników optycznych. Podstawą chemiczną nowego materiału powlekającego jest hybrydowy, organiczno-nieorganiczny polimer. Jego różnorodne komponenty pozwoliły na zastosowanie kilku wariantów ostatecznej konstrukcji czujników. Wykorzystanie enzymów jako katalizatorów reakcji utleniania wymagało wykorzystania określonych rozwiązań biochemicznych. Po pierwsze, aby zapobiec denaturacji enzymów, zamiast ciepła, do szybkiego utwardzania folii wykorzystano promieniowanie ultrafioletowe. Ponadto, ze względu na to, że roztwory enzymów są oparte na wodzie, w polimerze zastosowano grupy hydrofilowe. Po drugie, wykrywanie odczynników przez czujniki oparte jest na zużyciu tlenu. W tym celu w powłoce zastosowano kompleksy rutenu, pozwalające mierzyć ten proces. Dzięki wykorzystaniu grup hydrofobowych ułatwiono przenikanie tlenu, zwiększając tym samym czułość materiału na ten gaz. Szereg materiałów powlekających, które można otrzymać z komponentów wyjściowych, pozwolił na uzyskanie dwóch wariantów ostatecznej konstrukcji czujnika. Może być ona jedno- lub dwuwarstwowa. W przypadku konstrukcji dwuwarstwowej pierwsza powłoka zawiera kompleks rutenu, a druga przechowuje enzym. W przypadku drugiej konstrukcji pojedyncza powłoka zawiera zarówno czujnik tlenu, jak i enzym. Opracowane czujniki optyczne mogą znaleźć zastosowanie w różnych naukach analitycznych, jako narzędzie do ciągłego monitorowania w czasie rzeczywistym. Postęp w tej technologii powinien przynieść korzyści w takich dziedzinach jak wykrywanie zanieczyszczeń, procesy biotechnologiczne, analiza wody, chemia kliniczna i techniki inwazyjne w medycynie.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania