КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-73-10033
НазваниеРазработка и экспериментальная апробация безградуировочных оптических сенсоров, потенциально применимых для ранней экспресс-диагностики муковисцидоза
Руководитель Пешкова Мария Анатольевна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-406 - Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция
Ключевые слова экспресс-анализ, муковисцидоз, потовый тест, массивы сенсоров, безградуировочные датчики, ионоселективные оптические сенсоры, функциональные полимерные материалы, полимерные мембраны, стандарты цвета, цифровой анализ цвета, градуировочная шкала, ионный обмен, необменная сорбция
Код ГРНТИ31.15.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
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.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ