В СПбГУ создали простой спектрофотометр на основе люминесцирующей кюветы
Компактное устройство «спектрофотометр в кювете» для количественного химического анализа образцов разработали специалисты Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), 18 декабря сообщает пресс-служба вуза.
Для создания такого устройства с помощью 3D принтера они добавили в полимер для печати люминесцентные молекулы и напечатали кювету для анализируемых образцов, которая одновременно является источником света.
Старший научный сотрудник кафедры аналитической химии СПбГУ Екатерина Бойченко рассказала о разработке:
«Мы взяли самый подходящий для печати в лабораторных условиях полимер полиэтилентерефталатгликоль (PETG), он водостойкий, прозрачный и химически устойчивый, добавили в него люминесцентные комплексы европия. Из получившихся полимерных волокон мы напечатали кювету, которая сочетает две функции — ее дно излучает свет на нужной нам длине волны, а в саму кювету помещается образец для анализа. В классическом спектрофотометре эти элементы разделены».
Для определения содержания в смеси интересующего исследователей вещества достаточно дешевого фонарика, инновационной люминесцирующей под освещением кюветы, куда наливается анализируемая жидкость, и камеры телефона, с помощью которой кювета фотографируется.
Далее полученное изображение обрабатывается специальной программой ImageJ, которая выдает цветовой RGB профиль, поскольку окраска пикселей связана с концентрацией исследуемого вещества, пояснила Екатерина Бойченко. RGB профиль — это профиль сочетания красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов.
Подробности работы со «спектрофотометром в кювете» его создатели описали в инструкции, которую представили на странице «ВКонтакте» «ЛабИнфо. Видео для тех, кто в лабе».
Разработанный подход ученые СПбГУ проверили, определив концентрацию кобальта в смеси с другими ионами и аскорбиновой кислотой в присутствии глюкозы.
Результаты исследования они представили в статье «Люминесцентные нити на основе полимера, модифицированного комплексами Eu (III), для трехмерной печати простых спектрофотометрических устройств для химического анализа» (Luminescent filaments based on polymer modified with Eu (III) complexes for three-dimensional printing of simple spectrophotometric devices for chemical analysis), опубликованной в журнале Polymer Engineering & Science.
Само же исследование было проведено в рамках проекта «Сочетание методов спектрального анализа и машинного обучения для малоинвазивной диагностики и контроля лечения заболеваний мочеполовой системы».
Екатерина Бойченко отметила, что разработка простых аналитических устройств важна для быстрого получения информации, поскольку для принятия решений, например, в ходе операции необходимо очень быстро получить необходимые данные. А классический лабораторный анализ, требующий выполнения отбора образцов и иногда длительного времени для получения результата, эту потребность удовлетворить уже не может.
Предложенная химиками СПбГУ технология позволит быстро проводить количественный анализ даже многокомпонентных образцов, если печатать кювету с несколькими участками полимерных волокон со свечением на разных длинах волн. Кроме того, по этой технологии можно печатать микрофлюидные чипы с люминесцирующими каналами для диагностики вирусов, в том числе SARS-CoV-2.
Поэтому в планах ученых СПбГУ новые эксперименты. Они предполагают напечатать несколько кювет с добавлением в полимерные волокна других комплексов для анализа биологических образцов.
