Материал для биосенсоров
Сотрудница Филиала Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт» — Института высокомолекулярных соединений кандидат химических наук Наталья Николаевна Шевченко приняла участие в проекте ИТМО по разработке экономически выгодного материала для биосенсоров. Ею были синтезировали сшитые полистирольные микросферы диаметром около пяти микрометров, способные светиться в видимом диапазоне (от фиолетового до красного) без добавления люминофоров. Синтез проводился в присутствии биосовместимого полимерного стабилизатора – поливинилпирролидона, который локализуется в поверхностном слое микросфер и обеспечивает их биосовместимость, что подтверждается отсутствием цитотоксичности.
Учеными ИТМО впервые обнаружено, что на внутренней поверхности полистирольных микросфер циркулируют электромагнитные волны, которые называются модами шепчущей галереи. Когда молекула (например, ДНК) присоединяется к поверхности такого микрорезонатора, частота мод меняется, благодаря чему можно определить количество присоединившихся молекул. Эти моды могут достаточно долго колебаться, не затухая, что делает полистирольные микросферы, не содержащие дорогостоящих и зачастую токсичных люминофоров, перспективными биосовместимыми и стабильными микрорезонаторами — устройствами, которые “ловят” и усиливают световые волны. Это расширяет их применение в биомедицине и фотонике, где важно избегать токсичных и нестабильных материалов.
Микросферы также будут полезны в электронике, т.к. при нагревании они изменяют размер, из-за чего меняется спектр их свечения. Внедрение полистирольных микросфер в защитные покрытия при производстве микросхем позволит в режиме реального времени оптическими методами контролировать малейшее изменение температуры с точностью до десятых долей градуса, чтобы избежать возникновения дефектов и ухудшения качества продукта.