Технология струйной печати, разработанная для создания высокочувствительных биосенсоров⁠⁠

Исследовательская группа разработала технологию изготовления высокочувствительных биосенсоров с помощью простого распыления, аналогичного струйной печати. Этот подход позволяет создавать точные датчики без дорогостоящего оборудования, что в будущем может ускорить производство и масштабирование биосенсоров.

Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Команду возглавлял Юнхи Ли (Yoonhee Lee) из отдела биомедицинских технологий Института науки и технологий Тэгу Кенбук (Центр исследований старения Well).

Полевые транзисторы на основе углеродных нанотрубок (УНТ) представляют собой биосенсоры нового поколения благодаря высокой электропроводности и чувствительности, позволяющей улавливать даже мельчайшие вещества. Однако для их эффективной работы УНТ должны быть точно расположены между электродами, что требует сложных и дорогих процессов.

Традиционные методы, такие как литография, химическое осаждение из газовой фазы и отжимное покрытие, сложны, малопригодны для больших площадей и ограничивают коммерциализацию.

В связи с этим группа Юнхи Ли разработала технологию капельной струйной печати на основе поверхностного натяжения. Метод "капля за каплей" наносит пиколитровые капли чернил с нанотрубками на электроды, где чернила распределяются равномерно благодаря поверхностному натяжению. Это позволило изготовить устройства без дополнительных процессов, с высокой стабильностью и воспроизводимостью: 72% устройств удалось создать в нужной форме.

Кроме того, группа успешно захватила серотонин — нейромедиатор головного мозга — с помощью присоединённых фрагментов ДНК (аптамеров), специфично связывающихся с молекулами. Аптамеры показали высокую чувствительность, обнаруживая концентрации менее 42 пикомолей (что меньше одной пряди волос).

Результаты указывают на потенциал технологии для ранней диагностики и мониторинга неврологических заболеваний в реальном времени, таких как депрессия и болезнь Паркинсона.

"Это исследование значимо, поскольку позволяет создавать высокопроизводительные датчики простым методом струйной печати", — отметил Юнхи Ли. "В будущем мы превратим эту технологию в платформу для индивидуальных биосенсоров, выявляющих биомаркеры различных заболеваний".

В исследовании участвовали: первый автор Ынха Ли (старший научный сотрудник, департамент биомедицинских технологий), соавтор Хонки Кан (профессор, департамент биомедицинской инженерии медицинского колледжа Сеульского национального университета), первый автор Сухен Парк (исследователь, департамент биомедицинских технологий), а также Минье Шин (первый автор) и Евнуй Ким (соавтор) из департамента электротехники и компьютерных наук DGIST.