updated 2:46 PM CEST, Oct 16, 2018
Na żywo:
A+ A A-

Wynalazek z IChF PAN ulepsza metodę analizy składu chemicznego

  • Napisane przez Nauka w Polsce
  • Dział: Nauka

Naukowcom z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie udało się usunąć główną przeszkodę hamującą rozwój SERS - niezwykle czułej laboratoryjnej metody analizy składu chemicznego.

Badacze opracowali nowe podłoża, na które nanoszone są próbki do analizy.

O nowych podłożach SERS poinformował IChF PAN w przesłanej PAP informacji prasowej.

SERS - czyli wzmacniana powierzchniowo spektroskopia ramanowska (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) - to metoda znana od ponad czterech dekad. Może ona potencjalnie doprowadzić do rewolucji w technikach detekcji niewielkich ilości związków chemicznych. Powstają np. koncepcje mikroskopów ramanowskich, zdolnych do śledzenia pojedynczych cząsteczek chemicznych bez ich wcześniejszego znakowania - bardzo uciążliwego np. we współczesnej mikroskopii fluorescencyjnej.

Na drodze do popularyzacji SERS stała jednak dotychczas niska jakość podłoży, na które należy nanosić badany roztwór, żeby otrzymać odpowiednie wzmocnienie sygnału.

Już kilka lat temu naukowcy z IChF PAN zaprezentowali prototypowe podłoża, które pozwoliłyby przekształcić SERS w rutynową, powszechną technikę laboratoryjną. W tym momencie - po kolejnych udoskonaleniach i testach - nowe podłoża, będą dostępne dla wszystkich zainteresowanych dzięki działającej w ramach IChF PAN inicjatywie SERSitive, finansowanej ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Jak podkreśla IChF PAN, rozpoczynająca się właśnie produkcja i dystrybucja podłoży SERSitive nie będzie prowadzona w odrębnej firmie - lecz w ramach działań statutowych instytutu.

Wynalazek badaczy z IChF PAN wzmacnia sygnały całej gamy substancji chemicznych - zwłaszcza wielocząsteczkowych o dużych cząsteczkach z wiązaniami podwójnymi. W praktyce oznacza to zdolność do detekcji wielu związków organicznych: wykrywanie obecności narkotyków we krwi czy moczu w testach medycznych bądź kryminalistycznych, a także konkretnych bakterii w materiale biologicznym.

Metoda SERS wykorzystuje subtelne zjawisko fizyczne. Gdy światło pada na cząsteczkę, fotony są pochłaniane i wkrótce emitowane ponownie, niemal zawsze z tą samą energią co niesiona przez zaabsorbowany foton (jest to tzw. rozpraszanie rayleighowskie). Zdarza się jednak, że podczas absorpcji część energii pochłanianego fotonu zwiększy energię drgań lub obrotów cząsteczki. W takim przypadku emitowany nieco później foton będzie miał odrobinę mniejszą energię od pierwotnego. Analogicznie może dojść do sytuacji, gdy energia wyemitowanego fotonu nieco się zwiększy, ponieważ uniesie on część energii drgań lub obrotów cząsteczki. Mówimy wtedy o rozpraszaniu ramanowskim.

W zarejestrowanym widmie cząsteczki, po obu stronach częstotliwości typowej dla rozpraszania rayleighowskiego, pojawią się wówczas piki wynikające ze zjawiska Ramana. Sygnał ramanowski w widmie jest jednak bardzo słaby, ponieważ w ten sposób rozprasza się tylko jeden foton na miliony innych. Na szczęście od 1974 roku wiadomo, że sygnał ramanowski może się wzmocnić miliony, a niekiedy nawet miliardy razy, jeśli cząsteczki analizowanego związku będą osadzone na silnie schropowaconym podłożu.

Tutaj jednak pojawił się problem: podłoża muszą spełniać szereg kryteriów, np. być powtarzalne i jednorodne, a przy tym uniwersalne przynajmniej pod kątem zastosowań w badaniach określonej grupy związków chemicznych. Aby wyeliminować tło w widmach, podłoża muszą też być czyste, a jednocześnie powinny zapewniać duże wzmocnienie sygnału. Tymczasem dostępne do tej pory podłoża nie gwarantowały dosłownie niczego: sygnał ramanowski był raz wzmacniany, a raz nie, przy czym raz wzmocnienie mogło sięgać 100 tysięcy razy, a innym razem 10 tysięcy.

"Wyzwaniem okazało się nie tyle osiągnięcie dobrego wyniku w poszczególnych parametrach, ile spełnienie wszystkich wymogów jednocześnie. W praktyce skala trudności okazała się tak wielka, że przez kilkadziesiąt lat nikt nie wyprodukował podłoży gwarantujących zadowalającą jakość pomiarów!" - wyjaśnia cytowana w informacji prasowej mgr Monika Księżopolska-Gocalska, która od początku prowadzi nadzór nad projektem SERSitive.

Podłoża SERSitive powstają w procesie elektrochemicznego nanoszenia nanocząstek srebra i złota na szkło przewodzące. Wielkości nanocząstek wahają się od 50 do 200 nanometrów. Silnie schropowacone podłoża są dostępne w dwóch odmianach: pokrytej wyłącznie nanocząstkami srebra oraz hybrydowej, zawierającej nanocząstki i srebra, i złota. Płytki mają rozmiary 9x7x0.7 mm, przy czym obszar aktywny ma wielkość 4x5 mm.

"Rozmiary płytek zostały tak dobrane, aby łatwo było nakroplić roztwór, a kropla dobrze się rozprowadziła. W razie potrzeby płytkę można nawet zanurzyć w niewielkim naczyniu z badaną substancją" - tłumaczy mgr inż. Paweł Albrycht, który w grupie SERSitive zajmuje się udoskonalaniem i modernizacją podłoży.

"O skali wyzwań związanych z podłożami do SERS może świadczyć fakt, że na udoskonalenie elektrochemicznych metod ich wytwarzania świat musiał czekać aż 47 lat" - podsumowuje prof. Robert Hołyst, szef grupy badawczej, w ramach której stworzono projekt SERSitive. "Gdy sześć lat temu sami zaczynaliśmy prace nad tymi podłożami, przez pierwsze półtora roku nam także nie wychodziło kompletnie nic. Fakt, że dziś jesteśmy w stanie nie tylko wytwarzać odpowiednie podłoża, ale nawet oferować je innym, pokazuje, jak wielką rolę w rozwoju współczesnej nauki odgrywa upór wsparty rzetelną wiedzą i intuicją badawczą" - podkreśla.

Warszawa

Polityka Prywatności

W celu realizacji obowiązku informacyjnego, zgodnie z art. 13 Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. poniżej przekazujemy „klauzulę informacyjną” z prośbą o zapoznanie się.


Polityka prywatności i przetwarzania danych osobowych

Administratorem Twoich danych osobowych jest Impresja Studio Promocji z siedzibą w Warszawie, przy ulicy Drewnianej 5 lok. 3,. Poniżej znajdziesz wszelkie niezbędne informacje dotyczące przetwarzania Twoich danych osobowych w związku z realizacją usługi informacyjnej.

2. Dane osobowe przetwarzane są w celu w celu świadczenia usług informacyjnych oraz w celach marketingowych. Podstawą prawną jest art. 6 ust. 1 lit a Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE - „RODO”).

3. Dane będą przetwarzane w celach marketingowych do momentu wycofania przez Ciebie zgody na takie przetwarzanie.

W zakresie usług Impresja Studio PR Twoje dane będą przetwarzane przez okres, w którym usługi te będą świadczone oraz, w uzasadnionych wypadkach, po zakończeniu ich świadczenia, jednak wyłącznie jeżeli jest dozwolone lub wymagane w świetle obowiązującego prawa np. przetwarzanie w celach statystycznych, rozliczeniowych lub w celu dochodzenia roszczeń. W takim przypadku dane będą przetwarzane jedynie przez okres niezbędny do realizacji odpowiednich celów.

4. Po zakończeniu przetwarzania danych osobowych w pierwotnym celu, dane będą, w uzasadnionych wypadkach, przetwarzane po zakończeniu ich świadczenia, jednak wyłącznie jeżeli jest dozwolone lub wymagane w świetle obowiązującego prawa np. przetwarzanie w celach statystycznych, rozliczeniowych lub w celu dochodzenia roszczeń. W takim przypadku dane będą przetwarzane jedynie przez okres niezbędny do realizacji odpowiednich celów.

5. Podanie danych jest dobrowolne

6. Twoje dane osobowe nie będą przekazywane.

7. Jako administrator Twoich danych, zapewniamy Ci prawo dostępu do Twoich danych, możesz je również sprostować, żądać ich usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także skorzystać z uprawnienia do złożenia wobec Administratora sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych oraz prawa do przenoszenia danych do innego administratora danych. W przypadku wyrażenia dobrowolnej zgody, przysługuje Ci prawo cofnięcia zgody na przetwarzanie danych w dowolnym momencie co nie wpływa na zgodność z prawem przetwarzania, którego dokonano na podstawie zgody przed jej cofnięciem. Informujemy także, że przysługuje Ci prawo wniesienia skargi do organu nadzorującego przestrzeganie przepisów ochrony danych osobowych.

8. Na niniejszej witrynie znajdują się wtyczki społecznościowe serwisu Facebook: „Lubię to”, które są powiązane z serwisem Facebook. Pod naszym artykułami umieszczany jest kod odwołujący się do serwisu Facebook. Używając przycisku „Lubię to”, użytkownik loguje się do serwisu Facebook, w którym obowiązują zasady ochrony prywatności określone przez serwis Facebook.

9. Ta strona zbiera w sposób automatyczny informacje zawarte w plikach cookies i wykorzystuje je w celach statystycznych oraz do usprawnienia funkcjonowania serwisu. Pliki Cookiem są też zbierane przez Google Analytics. Pliki cookies są plikami tekstowymi, które przechowywane są w komputerze użytkownika serwisu.

Wykorzystujemy dwa rodzaje plików cookies – tymczasowe i stałe. Pliki tymczasowe przechowywane są do momentu opuszczenia przez Ciebie naszej strony (poprzez wejście na inną stronę, wylogowanie lub wyłączenie przeglądarki). Pliki stałe przechowywane są w Twoim komputerze do czasu ich usunięcia lub przez czas wynikający z ich ustawień.

W każdej chwili możesz dokonać zmiany ustawień swojej przeglądarki, aby zablokować obsługę plików cookies lub każdorazowo uzyskiwać informacje o ich umieszczeniu w swoim urządzeniu. Inne dostępne opcje możesz sprawdzić w ustawieniach swojej przeglądarki internetowej. Większość przeglądarek domyślnie jest ustawione na akceptację zapisu plików cookies w komputerze. Informacje dotyczące ustawień przeglądarek internetowych dostępne są w jej menu (pomoc) lub na stronie jej producenta.

Korzystając z tej strony wyrażasz zgodę na wykorzystywanie cookies zgodnie z ustawieniami Twojej przeglądarki
       

10. Przedstawicielem Administratora jest Tomasz Brzozowski Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.