Разработка и экспериментальная апробация безградуировочных оптических сенсоров, потенциально применимых для ранней экспресс-диагностики муковисцидоза: 2020 г. этап 1

Project

Project Details

Key findings for the project

Проект посвящен разработке и апробации фундаментального подхода к созданию массивов ионоселективных оптических сенсоров (оптодов), принципиально не нуждающихся в градуировке. Ценность решения заявленной проблемы обуславливается ограниченностью возможностей существующих сенсоров, в частности, оптических, для целей селективного определения ионов in situ, за счет необходимости периодической градуировки существующих сенсорных устройств.
В ходе выполнения проекта будет впервые продемонстрирована теоретически возможность разработки безградуировочных массивов оптических сенсоров на основе ионофоров путем включения в массив шкалы стандартов оптического сигнала: «внутренней» градуировки. Предлагаемая теоретическая модель будет впервые включать математическое описание явления необменной сорбции электролитов раствора в оптическом сигнале как индикаторных, так и стандартных оптодов, при этом распределение ионов между сенсорной и водной фазами будет задаваться межфазным потенциалом. Этот подход является новым и более общим, чем существующие методы описания равновесий ионного обмена и необменной сорбции. Явление неидеальности доннановского исключения (необменная сорбция), имеющее большое влияние на аналитические характеристики смежных классов сенсоров, будет впервые теоретически и экспериментально исследовано и для полимерных оптодов, что представляет собой значимое достижение в области химических сенсоров.
Экспериментальная проверка концепции «внутренних стандартов» оптического сигнала будет проведена на примере интересной практической задачи: создания гибкой сенсорной платформы, пригодной для ношения на кожном покрове и применимой для проведения потового теста при ранней диагностике муковисцидоза. Массив датчиков ионов натрия и хлора, в сочетании со шкалой стандартов оптического сигнала и автоматизированной регистрацией и обработкой сигнала при помощи смартфона, будет применен для безградуировочного определения Na+ и Cl- в модельных образцах и в потовой жидкости непосредственно на коже человека.
Поскольку проблема необходимости градуировки характерна для всех типов существующих химических сенсоров, предложенное решение для оптических сенсоров вообще и полимерных гидрофобных оптодов, в частности, будет иметь прорывной характер для данной области. Достижение поставленной цели позволит в перспективе принципиальным образом расширить области применения оптических сенсоров для анализа и мониторинга недоступных ранее объектов: внутренних сред организмов, удаленных объектов и т.п.
AcronymRSF_MOL_RG_2020 - 1
StatusActive
Effective start/end date27/07/2030/06/21