Химики создали «спектрофотометр в кювете»
@sdelanounas_ruТрехмерная модель, фото напечатанной кюветы и график эмиссии ее спектра
Химики Санкт‑Петербургского государственного университета разработали компактное устройство для количественного анализа образцов — «спектрофотометр в кювете». Для этого они модифицировали полимер для 3D‑печати с помощью люминесцентных молекул и создали кювету для образца, которая одновременно служит и источником света, сообщила пресс-служба вуза.
При таком подходе для быстрого определения содержания вещества в растворе помимо кюветы потребуются только фонарик и камера телефона. Подход уже показал свою эффективность при анализе модельных и реальных образцов.
Технология создания трехмерных объектов путем послойного нанесения материала (3D‑печать) позволяет создавать физические объекты практически любой формы прямо из цифрового файла. Сегодня с помощью 3D‑принтера можно напечатать практически все — от элементов одежды и обуви до предметов мебели и даже мостов.
Главное преимущество 3D‑печати — возможность быстро и недорого создавать штучные объекты с заданными свойствами, что активно используют ученые‑исследователи. Например, в экспериментах часто возникает потребность в создании деталей особенной формы или из нестандартных материалов, которые отсутствуют в продаже. С этой задачей помогает справиться 3D‑принтер, при этом изменять можно не только форму объекта, но и свойства полимерных волокон для печати, оптимизируя их под конкретную научную задачу.
Так появилось направление создания функционализации полимеров для 3D‑печати. Полимерные волокна можно сделать более прочными и герметичными либо придать им совершенно новые свойства — например, заставить светиться. В этом случае деталь сама становится источником излучения в заданном диапазоне, поскольку «подсветка» уже встроена в материал. Такой подход позволяет упростить устройства для анализа химических веществ, так как один элемент совмещает в себе несколько функций.
Чтобы проверить эту гипотезу, химики Санкт‑Петербургского университета совместно с учеными из Университета ИТМО напечатали кювету для спектрофотометра — одного из наиболее популярных приборов для определения содержания химических веществ. Принцип работы устройства довольно прост: через образец пропускают свет и фиксируют, насколько изменилась интенсивность излучения в зависимости от концентрации вещества.
«Мы взяли самый подходящий для печати в лабораторных условиях полимер полиэтилентерефталатгликоль (PETG), он водостойкий, прозрачный и химически устойчивый, добавили в него люминесцентные комплексы европия. Из получившихся полимерных волокон мы напечатали кювету, которая сочетает две функции — ее дно излучает свет на нужной нам длине волны, а в саму кювету помещается образец для анализа. В классическом спектрофотометре эти элементы разделены. Таким образом, для определения содержания интересующего нас вещества в смеси достаточно дешевого фонарика, напечатанной кюветы и камеры телефона. Мы фотографируем кювету и после обработки в ПО ImageJ получаем цветовой RGB‑профиль. Окраска пикселей связана с концентрацией исследуемого вещества», — объяснила старший научный сотрудник кафедры аналитической химии СПбГУ Екатерина Бойченко.
RGB‑профиль — профиль сочетания трех цветов: красного ®, зеленого (G) и синего (B). Разработанный подход ученые СПбГУ применили для определения концентрации кобальта в смеси с другими ионами и аскорбиновой кислотой в присутствии глюкозы.Как пояснила Екатерина Бойченко, разработка простых аналитических устройств особенно актуальна для получения информации в режиме реального времени, поскольку классический лабораторный анализ, при котором необходимо производить отбор образцов и ждать результаты, уже не покрывает все нужды современных производств и медицинских учреждений.
Зачастую для принятия решений необходимо очень быстрое получение данных, поэтому компактные и дешевые устройства, способные быстро показывать результат, крайне востребованы.С помощью предложенной химиками Университета технологии можно не только проводить количественный анализ многокомпонентных образцов, сочетая полимерные волокна со свечением на разных длинах волн, но и печатать детали с люминесцирующими участками.
Например, микрофлюидные чипы с люминесцирующими каналами могут быть востребованы в качестве систем для диагностики вирусов, в том числе SARS‑CoV‑2. Ученые СПбГУ планируют продолжать эксперименты и напечатать несколько кювет с добавлением других комплексов в полимерные волокна для анализа биологических образцов.
Поддержи проект "Сделано у нас": подпишись на Дзен-Премиум. Все собранные деньги пойдут исключительно на развитие и продвижение проекта
Другие сервисы:
Sponsr: https://sponsr.ru/sdelanounas/
Boosty: https://boosty.to/sdelanounas
Подробнее о том зачем нужно поеддерживать проект в моей статье на Дзен