Российские ученые изобрели гаджет, не имеющий аналогов в мире

Вы не успеете толком заболеть, а вас уже начнут лечить. Такое будущее рисуют футурологи, причем уже в самое ближайшее время. Как такое возможно? Все просто. Всю "диагностику" вы будете носить с собой. Это миниатюрные биосенсоры, которые смогут почти мгновенно измерять самые разные биологические вещества. Вставленные в смартфоны, часы и другие гаджеты, они будут изучать состав крови, пота, слюны и другие физиологические параметры и по ним идентифицировать личность, делать медицинские анализы, ставить диагнозы, непрерывно контролировать состояние здоровья, составлять оптимальный рацион питания для конкретного человека в зависимости от состояния его организма.

Сегодня подобные датчики уже используются для моментального измерения сахара в крови. Но дальше дело не идет. Причины? Низкая чувствительность биосенсоров и высокая цена. Ученые МФТИ предложили способ, который должен решить эти проблемы. Кстати, анонс их статьи помещен на обложке престижного научного журнала Sensors.

Гаджет сможет контролировать состояние здоровья, ставить диагнозы, составлять рацион питания

- Современный биосенсор - это самое последнее слово микроэлектроники, - говорит один из авторов проекта, студент 5-го курса МФТИ Кирилл Воронин. - Он состоит из резонатора, волновода и нанолазера, который создает в волноводе электромагнитное поле. Все эти компоненты очень маленькие, скажем, резонатор, а это золотое колечко имеет диаметр в десятки микрометров, а толщину - десятки нанометров.

Принцип действия прибора основан на явлении резонанса. Тут можно вспомнить пример из школьной физики: мост рухнул, когда частота шагов строя солдат вступила в резонанс с частотой колебаний моста. В случае биосенсора "мостом" является колечко, а солдатами - электромагнитное поле, которое создается лазером в волноводе.

Измерение происходит предельно просто. На золотое колечко наносят, скажем, каплю крови. Она меняет коэффициент преломления сенсора. Подбирая параметры электромагнитного поля, вы можете достичь резонанса во много раз, усилив слабый сигнал. И измерить, к примеру, уровень сахара в крови.

- Так работают сегодня практически все биосенсоры. Но даже несмотря на резонанс, чувствительность прибора остается низкой, не позволяет точно определить, какая молекула исследуется, а тем более определить их количество, - говорит Воронин.

Он предложил неожиданный вариант, чтобы еще во много раз усилить сигнал. Дело в том, что в традиционных биосенсорах резонатор и волновод расположены в одной плоскости. Воронин перебирал разные варианты конструкции прибора. В том числе и двухъярусную. Казалось бы, ну что может измениться от перемены места? Но произошло неожиданное: чувствительность двухъярусного биосенсора подскочила во много раз. Теперь новый датчик может распознать практически каждую попадающую на него молекулу. Потом удалось разобраться и в сути этого эффекта. По оценке специалистов, для создания промышленного образца прибора понадобится около трех лет.