Lézeres szenzor-előállítási kutatások az SZTE-n

Mindennapi életünk során körülvesznek minket a figyelemfelkeltő cikkek, reklámok, tanulmányok, hogy mi mindent tehetnénk az egészségünk megőrzésének érdekében. Kicsivel nagyobb odafigyelés a táplálkozási szokásainkra, testünk rendszeres edzésére, és már tettünk egy lépést az egészséges életmód felé, ezzel is hozzájárulva egészségünk megőrzéséhez. A mai Magyarországon élő emberek nagy többsége nem folytat egészséges életmódot. Éppen ezért sajnos a lakosság kirívóan nagy százaléka szenved valamilyen szív- és érrendszeri, daganatos vagy cukorbetegségben. Természetesen vannak olyan betegek, akiknél a tünetekért a genetikai meghatározottság felelős, de az esetek túlnyomó többsége a hibás életmódra vezethető vissza. Például a cukorbetegségben szenvedők közül körülbelül minden ötödik beteg szorul inzulinos kezelésre is. Számukra elengedhetetlen a naponta többszöri vércukorszintmérés, ami ugyan manapság már nem jelent komoly tortúrát, az elkerülhetetlen szúrás miatt azonban mégis ódzkodnak tőle a betegek.

A FES mérőmódszer kísérleti elrendezése

E kellemetlen vérvételi procedúrának kiküszöbölése céljából folynak kísérletek az SZTE Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék Lézer-anyag kölcsönhatási kutatócsoportjában. A munkát vezető Kecskeméti Gabriella fizikus a www.u-szeged.hu-nak elmondta, hogy olyan kutatásokat végeznek, melyek végső célja többek között a szervezet vércukor- és koleszterinszintjének fájdalommentes módon történő meghatározása könny és izzadság elemzésének segítségével. (A kutatás a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 Nemzeti Kiválóság Program című kiemelt projekt keretében zajlik. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.)

Mint megtudtuk, olyan nagy érzékenységű, vékonyréteg-alapú bioszenzorelemek megvalósításán dolgoznak, melyek a vizsgálandó minták komponenseire nézve szelektivitással rendelkeznek. A bioszenzorokban nagy lehetőség rejlik, és különböző felhasználási területeket kínálnak. Előnyeik az előállítás relatív alacsony költsége, nagy érzékenység, szelektivitás, mobilitás; csökkenthetik az analízisidőt és a vizsgálatok költségeit. A számítástechnika elterjedésével azoknak a szenzoroknak nőtt meg jelentősen a szerepe, amelyek esetében a mérendő paraméterrel arányos jel (ellenállás-, kapacitás-, feszültségváltozás) speciálisan erre a feladatra kifejlesztett elektronikával könnyen, gyorsan analizálható, és a mért adat számítógéppel másodpercek alatt feldolgozható. Az utóbbi évek kutatásai kimutatták, hogy különböző típusú fehérjék, nukleinsavak, biopolimerek vékonyrétegei, filmjei nagy szerepet játszhatnak az orvosi analitikai és diagnosztikai alkalmazásokban, mint bioszenzor-, biochip-alapanyagok. Ilyenek előállítása azonban jellemzően többlépcsős, igen összetett, meglehetősen költséges feladat.

A laboratóriumukban folyó kísérletek bizonyították, hogy az impulzuslézeres vékonyréteg-építés módszerével relatíve egyszerűen előállíthatók olyan bioanyagok, illetve polimer-fém kompozit vékonyrétegek, melyek potenciálisan alkalmasak lehetnek szenzorok aktív részeiként történő felhasználásra. Megfelelő rétegek szenzoralapokra történő lézeres felvitelével lehetőség nyílik bioszenzorok kialakítására. Az érzékenység és szelektivitás módosítható, fokozható az alkalmazott vékonyrétegek tulajdonságaival. Korábban végzett kísérleteikben kimutatták, hogy különböző lézeres eljárások lehetővé teszik nagy felületű és porózus szerkezetű kompozit vékonyrétegek előállítását politetrafluoroetilén, azaz teflon és fémek keverékéből. A megnövekedett fajlagos felület javíthatja a szenzorok érzékenységét. Az elektromos jelek feldolgozására az úgynevezett fluktuációval javított érzékelést (Fluctuation-Enhanced Sensing – FES) használnak, melynek alkalmazhatóságát eddig csak a gázdetektálás terén vizsgálták. Amennyiben sikerül olyan vékonyréteg-szerkezeteket előállítani, melyek FES módszerrel kombinálva alkalmasak megfelelő érzékenységű és szelektivitású detektálásra, új perspektívák nyílhatnak mind a lézeres vékonyréteg-építéssel, mind pedig a FES-sel foglalkozó kutatások és a gyakorlati, orvostudományi alkalmazhatóságuk terén. A vizsgálandó anyagokra jóval érzékenyebb és szelektívebb módszernek köszönhetően pontosabb diagnosztikai eredmények várhatóak, ilyeneket jelenleg gyakran csak hosszadalmas és költséges laboratóriumi vizsgálatokkal lehet csak megvalósítani.

SZTEinfo