+7 800 222 999 2
Скоро в эфире
Выбрать рубрику
22.05.2018
22 Мая 2018

Биосенсоры как технология будущего

Гость в студии – Юрий Стебунов, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов (наноразмерной оптоэлектроники) МФТИ.

Вторая стратегия повышения чувствительности — изменить биосенсорную поверхность. Если мы сможем прикреплять на нее больше молекул, то чувствительность повысится.

Вторая стратегия повышения чувствительности — изменить биосенсорную поверхность. Если мы сможем прикреплять на нее больше молекул, то чувствительность повысится. /mos.ru/

Юрий Стебунов, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов (наноразмерной оптоэлектроники) МФТИ (фото © Анастасия Цайдер)

Юрий Стебунов, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов (наноразмерной оптоэлектроники) МФТИ (фото © Анастасия Цайдер) https://theoryandpractice.ru/posts/10848-stebunov

Программу "Завтра в мире" ведёт Лариса Катышева.

Гость в студииЮрий Стебунов, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двухмерных материалов (наноразмерной оптоэлектроники) МФТИ.

Поговорим об изобретении, которое в значительной степени изменит нашу жизнь уже в обозримом будущем. Благодаря этим технологиям, к примеру, привычная диспансеризация, которую надо проходить ежегодно, навсегда уйдёт в прошлое. Ну, или перейдёт на совершенно другой уровень. Итак, что же это за изобретение – сверхчувствительные биосенсоры на базе графена и меди?

Ю. Стебунов: Начну с того, что такое вообще биосенсоры? Это устройства, которые содержат в своём составе какую-то биологическую компоненту, которая взаимодействует с окружающей средой. Аналогом биосенсора в "живом" мире можно назвать обоняние, благодаря которому человек может анализировать состав атмосферы, определять, что в нём находится.

Это такой человеческий встроенный биосенсор?

Ю. Стебунов: Да. И он, кстати, используется людьми. Используют собак, чтобы обнаруживать взрывчатку. Раньше в угольных шахтах использовали канареек. Они сигнализировали о наличии метана, и это спасало многие жизни. Теперь всё это начинают делать в технике, в железе, и вот такие устройства мы разрабатываем в нашей лаборатории.

Здесь речь идёт о том, что эти биосенсоры будут соприкасаться с телом человека?

Ю. Стебунов: Да. И, возможно, будут встраиваться в организм. Те сенсоры, с которыми мы сейчас работаем, – это большие аналитические устройства, они очень сложные, и пока их область применения – биохимические и фармакологические лаборатории. Благодаря им фармакологи сейчас разрабатывают лекарства. Биосенсоры позволяют тестировать лекарства вне живого организма.

По сути, они выполняют те функции, которые в этом тестировании мог бы выполнять живой организм человека или животного?

Ю. Стебунов: Это работает очень просто. Любое лекарство содержит действующее вещество, которое действует на какую-то мишень в человеческом организме. С помощью этого сенсора мы можем проанализировать это взаимодействие и сказать, насколько хорошо это лекарство работает. Причём получается это лучше, чем если бы мы наблюдали за реакцией человека или даже животного.

На основе графена и меди… Расскажите об этой особенности.

Ю. Стебунов: Это наше ноу-хау, наша разработка. Те биосенсоры, которые используются сейчас, они в качестве основной компоненты используют плазмоидные интерфейсы, основанные на золоте. Золото – отличный материал для оптики и оптоэлектроники, обладает отличными оптическими свойствами. И он очень инертен по отношению к взаимодействию с разной химией и биологией. А из-за того, что у него хорошие оптические свойства, в нём можно возбуждать световые волны. Электроны в нём колеблются примерно так же, как вода в волне на море. Благодаря этому эта поверхность становится очень чувствительной к тому, что на неё попадает, и может быть даже чувствительна к очень малому количеству молекул. Что мы сделали? Мы заменили золото на медь. Оказывается, что медь обладает оптическими свойствами, которые ничуть не хуже, чем у золота. При этом она дешевле. И что ещё более важно, медь – это основа нашей современной электроники. То есть, в микроэлектронике все микросхемы и процессоры создаются из меди. И всё это настроено, чтобы производить такие сенсоры в большом количестве.

Отлично. Какие возможности это открывает?

Ю. Стебунов: Эти сенсоры, в основном, используются в лабораториях. Они сейчас стоят очень дорого. Если их будут производить с помощью технологий микроэлектроники, можно ожидать, что их будет возможно встраивать в различные гаджеты, носимую электронику, в одежду. Такие технологии сейчас разрабатываются.

Я правильно понимаю, что надеваю я блузку, и она у меня измеряет давление?

Ю. Стебунов: Да. И, кроме давления, она сможет измерять ряд других параметров: содержание сахара в крови, содержание различных биомаркеров, которые могут сигнализировать о начинающихся вирусных болезнях и онкологических заболеваниях.

У вас рубашка покраснела, и это значит, что у вас начинается грипп? Неужели такое возможно будет?

Ю. Стебунов: Да. Сейчас это звучит фантастически. Но на самом деле люди работают. И сейчас существует много коммерческих компаний, которые получили в виде инвестиций миллиарды долларов, и они работают над разработкой таких сенсоров. Думаю, что как 20 лет назад мы не могли представить себе телефоны с Интернетом и "YouTube", так и через 20 лет нам будет казаться, что такие сенсоры – это уже наша обычная жизнь.

Очевидно, что это не заменит привычную диагностику, потому что огромное количество других диагностических инструментов помимо разрабатывается, но это, конечно, расширит палитру диагностики серьёзным образом.

Ю. Стебунов: Да. Ну и в целом медицинская диагностика развивается по пути децентрализации анализов. То есть, сейчас, например, чтобы определить содержание глюкозы в крови, а это очень важно для людей, которые болеют диабетом, или сделать тест на беременность, для этого не нужны высококлассные специалисты и оборудованные лаборатории. Всё это можно сделать дома. В будущем многое из медицинской диагностики будет возможно делать таким же способом. И это позволит, в том числе, сделать более персонализированным лечение людей. То есть, эти устройства, встроенные в одежду, в гаджеты или, возможно, как-то вшитые под кожу, будут сигнализировать, что в организме что-то меняется, и лекарство, которое помогают при какой-то болезни, будет подаваться автоматически.

Когда примерно можно этого ждать? И где? Потому что, как известно, будущее наступает неравномерно. Где, в каких точках мира сейчас уже учёные продвинулись в этом направлении?

Ю. Стебунов: Биотехнологии традиционно очень быстро развиваются в Калифорнии. Но там несколько лет назад был большой скандал с компанией Theranos, которая разрабатывала сенсор, который по одной капле крови мог определить много болезней, но они чуть-чуть обманули людей, и компанию закрыли, там началось расследование.

А что значить "чуть-чуть обманули людей"? Оказалось, что их диагностика не так верна?

Ю. Стебунов: Не то, что бы не верна, они преувеличили возможности своих сенсоров. Это для их бизнеса кончилось не очень хорошо. Но, помимо их, есть много компаний, которые серьёзно занимаются этим вопросом. Когда это можно ожидать? Как сказал один известный предприниматель, мы всегда переоцениваем, что случится через два года, но недооцениваем того, что произойдёт через 10 лет. Через 5-10 лет это может стать реальностью.

Пока, конечно, трудно даже представить. Но сейчас идут какие-то процессы проверок, опытов?

Ю. Стебунов: Да. Процессы проверок, опытов, конечно, идут, но в нашей лаборатории (она больше научная) мы разрабатываем совершенно новые конструкции и предлагаем абсолютно новые решения, как то: заменить золото на медь или использовать в таких устройствах графен.

Кстати, про графен. В 2010 году Андрей Гейм и Константин Новосёлов получили Нобелевскую премию за графен. Это такой двухмерный материал, который обладает целым рядом необычных свойств.

Ю. Стебунов: Что такое графен? Это одна из кристаллических модификаций углерода, среди которых можно назвать графит в наших карандашах и алмазы. Но её особенность, что она двухмерная. Толщина графена всего один атом, и благодаря этому он обладает такими уникальными свойствами, как высокая электропроводность и теплопроводность. Он в 200 раз прочнее стали. Ну а что интересно для биосенсоров, он обладает уникальными биохимическими свойствами.

То есть, это нечто очень-очень тонкое и очень-очень чувствительное?

Ю. Стебунов: Очень тонкое, очень чувствительное. Ну, чувствительность в наших сенсорах больше относится к меди, а графен мы используем потому, что благодаря тому, что он очень тонкий, его площадь поверхности на единицу массы максимальная. Это позволяет прикрепить к поверхности очень много молекул, и из-за этого сенсор становится чувствительным. Он выступает в роли базы, можно сказать, даже как клей, но очень хороший наноклей. Он также обладает уникальными биохимическими свойствами, благодаря которым он взаимодействует с различными клетками, вирусами, молекулами.

И, к тому же, можно ещё сказать о его биосовместимости. В последние несколько лет проводится много исследований по этой теме, и показано, что графен – биосовместимый материал. То есть, он очень хорошо соединяется с тканями человека, органами и не вредит им. Так, проводились опыты, когда с помощью графена передавали импульсы на мышечные ткани и подключали его к нейронам головного мозга. С помощью графена можно делать нейроинтерфейсы. Они могут считывать импульсы с нервных клеток и, в том числе, подавать на них сигнал.

Нейроинтерфейсы существуют и сейчас, но сегодня они делаются из более привычных материалов, таких, как металлы и полупроводники. Из-за этого они большие. И эти материалы не настолько хорошо совместимы с биологией как графен. В будущем можно ожидать, что именно графен станет тем звеном, которое позволит создавать массовые интерфейсы, которые будут связывать мозг и электронику.

Важный момент. Нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новосёлов тоже выпускники МФТИ. У вас одна альма-матер?

Ю. Стебунов: Да.

Каковы ваши творческие планы?

Ю. Стебунов: Мне очень нравится заниматься тем, чем я сейчас занимаюсь. Я вижу большие перспективы в биотехнологиях, именно в разработке различных гаджетов, биоинтерфейсов, нейроинтерфейсов. В этой области ещё так много можно всего сделать, что я думаю, что буду этим заниматься не один год.

Что вы планируете сделать? Что благодаря конкретно вам появится в нашей жизни через 15 лет?

Ю. Стебунов: Те биосенсоры из меди, которые мы разработали, обладают такой особенностью, что их можно сделать очень маленькими. Сейчас это большие ящики размером с метр, но с помощью медных технологий их можно будет уместить на чипе и создавать очень маленькие датчики, которые могут быть встроены в различные гаджеты. Я думаю заниматься этим. Также меня интересует область нейроинтерфейсов. Очень бы хотелось тоже в этом принять участие и создать какие-то устройства, которые в будущем помогут соединить мозг и электронику, создать кибернетические организмы. Я вижу в этом будущее.

Полностью программу слушайте в аудиозаписи.

"Вести"

"Вести"

Начало в 16:00 "Вести"

В Приморье из-за COVID-19 ограничат время работы кафе и ресторанов

В Приморье из-за COVID-19 ограничат время работы кафе и ресторанов

Начало в 16:10 "Разное время. Радиоканал"

Народный фестиваль принес томскому селу грант втрое больше годового бюджета

Народный фестиваль принес томскому селу грант втрое больше годового бюджета

Начало в 16:45 "Разное время. Радиоканал"

"Вести"

"Вести"

Начало в 17:00 "Вести"

Учитель и соцсети: как разграничить профессиональную и личную жизнь

Учитель и соцсети: как разграничить профессиональную и личную жизнь

Начало в 17:10 "Разное время. Радиоканал"

Памятник Деду Морозу

Памятник Деду Морозу

Начало в 17:45 "Разное время. Радиоканал"

"Вести"

"Вести"

Начало в 18:00 "Вести"

События, факты, комментарии

События, факты, комментарии

Начало в 18:10 "Наше время". Интерактивный канал

Эффективная реабилитация после ковида: как вернуть обоняние и физическую форму

Эффективная реабилитация после ковида: как вернуть обоняние и физическую форму

Начало в 18:12 "Наше время". Интерактивный канал

"Вести"

"Вести"

Начало в 19:00 "Вести"

В фокусе...

В фокусе...

Начало в 19:10 "Наше время". Интерактивный канал

"Срочные справки" на коронавирус стали золотой жилой для спекулянтов и ушлых чиновников

"Срочные справки" на коронавирус стали золотой жилой для спекулянтов и ушлых чиновников

Начало в 19:20 "Наше время". Интерактивный канал

Семь распространенных ошибок при сезонной замене шин

Семь распространенных ошибок при сезонной замене шин

Начало в 19:45 "Наше время". Интерактивный канал

"Вести"

"Вести"

Начало в 20:00 "Вести"

Гость эфира – Елена Шаройкина

Гость эфира – Елена Шаройкина

Начало в 20:10 "Наше время". Интерактивный канал

Спорт с Николаем Саприным: футбол и борьба без правил...

Спорт с Николаем Саприным: футбол и борьба без правил...

Начало в 20:30 "Наше время". Интерактивный канал

Москва поднялась на IV место в рейтинге "Лучшие города для жизни..."

Москва поднялась на IV место в рейтинге "Лучшие города для жизни..."

Начало в 20:45 "Наше время". Интерактивный канал

"Вести"

"Вести"

Начало в 21:00 "Вести"

"Литературный сериал"

"Литературный сериал"

Начало в 21:10 "Литературный сериал"

"Саундтрек"

"Саундтрек"

Начало в 21:35 "Саундтрек"

"Вести"

"Вести"

Начало в 22:00 "Вести"

"Россия – Беларусь. Хроника Содружества"

"Россия – Беларусь. Хроника Содружества"

Начало в 22:10 "Россия – Беларусь. Хроника Содружества"

"Шинель"

"Шинель"

Начало в 22:35 "Шинель"

"Вести"

"Вести"

Начало в 23:00 "Вести"

"Джазовое настроение"

"Джазовое настроение"

Начало в 23:10 "Джазовое настроение"

"Вести"

"Вести"

Начало в 00:00 "Вести"

"Актуально"

"Актуально"

Начало в 00:10 "Актуально"

"Вести"

"Вести"

Начало в 01:00 "Вести"

"Российский радиоуниверситет"

"Российский радиоуниверситет"

Начало в 01:10 "Российский радиоуниверситет"

"Вести"

"Вести"

Начало в 02:00 "Вести"

"Этот безумный мир"

"Этот безумный мир"

Начало в 02:10 "Этот безумный мир"

"История из истории"

"История из истории"

Начало в 02:25 "История из истории"

Евгений Федоров  "Каменный пояс". Книга 1-я "Демидовы"  Серия 9-я

Евгений Федоров "Каменный пояс". Книга 1-я "Демидовы" Серия 9-я

Начало в 02:30 "Литературный сериал"

"Вести"

"Вести"

Начало в 03:00 "Вести"

Лев Кассиль  "Кондуит и Швамбрания". Часть 2-я

Лев Кассиль "Кондуит и Швамбрания". Часть 2-я

Начало в 03:10 "Литературный сериал"

"Саундтрек"

"Саундтрек"

Начало в 03:35 "Саундтрек"

"Вести"

"Вести"

Начало в 04:00 "Вести"

Прямой эфир
Радио России
Радио России FM

Программа