Специалисты из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработали специальные сенсоры, которые могут определять оксид азота в выдыхаемом воздухе. Высокие концентрации этого газа свидетельствуют о заболевании дыхательных путей. Исследование опубликовано в журнале Materials Science and Engineering: B.
Образцы сенсоров
«На сегодняшний день стремительно развивается такая область, как диагностика заболеваний по составу выдыхаемого воздуха. Повышенное содержание оксида азота может свидетельствовать о серьезном заболевании дыхательных путей, например о хронической обструктивной болезни легких», — поделилась научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Дарья Дмитриевна Клямер.
Для работы были использованы сенсоры, в основе которых пленки кобальтового фталоцианина (CoPc) — проводящий материал, благодаря которому можно определять низкие концентрации оксида азота. Его декорировали наночастицами иридия (Ir) и оксида иридия (IrO2), улучшающими работу сенсоров. Например, они обладают высокой каталитической активностью, увеличивают площадь поверхности таких сенсорных устройств, а чем больше поверхность, тем больше места для взаимодействия с газами и веществами, которые сенсор должен обнаружить.
Эти материалы наносят на подложки со встречно-штыревыми электродами и помещают в специальную газовую ячейку. В эту ячейку подают газовую смесь, близкую по химическому составу с выдыхаемым воздухом, и вводят концентрации оксида азота нужного диапазона. В данном исследовании он составлял от 10 до 100 ppb (parts per billion — количество частей вещества на миллиард частей смеси). Работа сенсора основана на изменении проводимости чувствительного слоя, которое фиксируется специальным электрометром.
Научные лабораторные эксперименты показали, что использованные учеными материалы способны выявлять оксид азота от 10 ppb в газовой смеси. Это очень низкая концентрация, означающая, что на каждый миллиард молекул других газов приходится всего десять молекул оксида азота. Для максимальной чувствительности наночастицы иридия должны быть равномерно распределены по поверхности, иметь одинаковый размер и работать в тандеме с фталоцианином.
Исследование было проведено в рамках госзадания для Министерства науки и высшего образования РФ. Ученые нацелены на дальнейшую работу с образцами реального выдыхаемого воздуха, которая поможет в разработке измерительного прибора, применяемого в медицине.
Подготовили студенты отделения журналистики Гуманитарного института НГУ Ольга Кириленко и Алиса Новохатская для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»
Фото авторов
