naukawpolsce.pl | dodane 04-03-2011
Dr Agnieszka Michota-Kamińska z Instytutu Chemii Fizycznej PAN z próbkami nowych podłoży sersowskich. (Źródło: IChF PAN/Grzegorz Krzyżewski)
Spektroskopia ramanowska, dotąd używana np. do mierzenia poziomu zanieczyszczeń w powietrzu i wodzie, może wykrywać przeciwciała we krwi chorych ludzi. Umożliwiające to płytki laboratoryjne wynaleźli naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN - poinformował PAP instytut. Uczeni z Warszawy liczą, że dzięki ich pracy, używana dotąd z powodzeniem w innych dziedzinach technika wzmacnianej powierzchniowo spektroskopii ramanowskiej (Surface Enhanced Raman Spectroscopy - SERS), znajdzie zastosowanie w medycynie. "Brak podłoży o odpowiedniej nanostrukturze od trzech dekad uniemożliwiał stosowanie SERS w medycynie. Nam udało się tę przeszkodę wreszcie pokonać" - poinformował prof. Robert Hołyst z IChF PAN.
Chodzi o wywołanie tzw. efektu Ramana, czyli sytuacji, w której fotony zderzające się z konkretnymi cząsteczkami chemicznymi pobudzają je do emitowania własnych fotonów o znacznie większej energii. Pomiar tej energii pozwala precyzyjnie rozpoznać z jaką cząsteczką badacz ma do czynienia.
Jak wyjaśnił w przesłanym PAP komunikacie dr Antoni W. Szafrański z biura prasowego IChF PAN, zazwyczaj cząsteczka, na której zachodzi rozpraszanie wiązki światła, pochłania foton i natychmiast emituje inny, o tej samej energii - fizycy mówią wówczas o rozpraszaniu elastycznym lub Rayleigha. Zdarza się również niekiedy, że część energii fotonu zostanie przekazana w wibracje cząsteczki lub w jej ruch obrotowy. W takiej sytuacji foton wyemitowany przez cząsteczkę ma nieco mniejszą energię.
"Może zdarzyć się też sytuacja przeciwna: cząsteczka odda nieco energii emitowanemu fotonowi. W obu przypadkach rozpraszanie określa się jako ramanowskie, od nazwiska jego odkrywcy, indyjskiego fizyka i noblisty Venkata Ramana. Jest ono niezwykle rzadkim zjawiskiem: zaledwie jeden foton na dziesiątki milionów jest rozpraszany w ten sposób, co oznacza, że bardzo trudno go zarejestrować" - tłumaczył dr Szafrański.
Jednak, możliwe jest wzmocnienie efektu Ramana (inaczej zwanego rozpraszaniem nieelastycznym) poprzez umieszczenie badanej substancji na chropowatym metalowym podłożu. Jako pierwszy zaobserwował to zjawisko w 1974 roku brytyjski chemik Martin Fleischmann ze współpracownikami. Później okazało się, że wzmocnienie zachodzi też na podłożach ze złota, platyny i miedzi. Najistotniejsze w całym procesie jest właściwe ukształtowanie powierzchni. "Jeśli jest ona odpowiednio schropowacona, na ostrych krawędziach nierówności znacznie rośnie natężenie pola elektromagnetycznego. Z podobnego powodu wszelkie konstrukcje o kształcie iglic przyciągają pioruny" - wyjaśnił prof. Hołyst.
Cząsteczki osadzone na tak ukształtowanej powierzchni znajdują się w bardzo silnym polu elektromagnetycznym i znacznie częściej rozpraszają fotony w sposób nieelastyczny.
Dr Agnieszka Michota-Kamińska z Instytutu Chemii Fizycznej PAN z próbkami nowych podłoży sersowskich. (Źródło: IChF PAN/Grzegorz Krzyżewski)
"Jako metoda analizy, wzmacniana powierzchniowo spektroskopia ramanowska jest wyjątkowo atrakcyjna, ponieważ pierwotny sygnał zostaje potężnie wzmocniony, zazwyczaj od miliona do miliarda razy. Tak wysoka czułość metody pozwala wykrywać nawet pojedyncze cząsteczki chemiczne" - podkreślił dr Szafrański.
W IChF PAN do wytworzenia złotych powierzchni wykorzystano podłoża z azotku galu (GaN), opracowane w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN. "Proces wytwarzania zaczyna się od wyprodukowania podłoża GaN zawierającego równomiernie rozłożone defekty strukturalne, czyli dyslokacje" - mówi prof. Jan Weyher z IWC PAN.
Chodzi o wywołanie tzw. efektu Ramana, czyli sytuacji, w której fotony zderzające się z konkretnymi cząsteczkami chemicznymi pobudzają je do emitowania własnych fotonów o znacznie większej energii. Pomiar tej energii pozwala precyzyjnie rozpoznać z jaką cząsteczką badacz ma do czynienia.
Jak wyjaśnił w przesłanym PAP komunikacie dr Antoni W. Szafrański z biura prasowego IChF PAN, zazwyczaj cząsteczka, na której zachodzi rozpraszanie wiązki światła, pochłania foton i natychmiast emituje inny, o tej samej energii - fizycy mówią wówczas o rozpraszaniu elastycznym lub Rayleigha. Zdarza się również niekiedy, że część energii fotonu zostanie przekazana w wibracje cząsteczki lub w jej ruch obrotowy. W takiej sytuacji foton wyemitowany przez cząsteczkę ma nieco mniejszą energię.
"Może zdarzyć się też sytuacja przeciwna: cząsteczka odda nieco energii emitowanemu fotonowi. W obu przypadkach rozpraszanie określa się jako ramanowskie, od nazwiska jego odkrywcy, indyjskiego fizyka i noblisty Venkata Ramana. Jest ono niezwykle rzadkim zjawiskiem: zaledwie jeden foton na dziesiątki milionów jest rozpraszany w ten sposób, co oznacza, że bardzo trudno go zarejestrować" - tłumaczył dr Szafrański.
Jednak, możliwe jest wzmocnienie efektu Ramana (inaczej zwanego rozpraszaniem nieelastycznym) poprzez umieszczenie badanej substancji na chropowatym metalowym podłożu. Jako pierwszy zaobserwował to zjawisko w 1974 roku brytyjski chemik Martin Fleischmann ze współpracownikami. Później okazało się, że wzmocnienie zachodzi też na podłożach ze złota, platyny i miedzi. Najistotniejsze w całym procesie jest właściwe ukształtowanie powierzchni. "Jeśli jest ona odpowiednio schropowacona, na ostrych krawędziach nierówności znacznie rośnie natężenie pola elektromagnetycznego. Z podobnego powodu wszelkie konstrukcje o kształcie iglic przyciągają pioruny" - wyjaśnił prof. Hołyst.
Cząsteczki osadzone na tak ukształtowanej powierzchni znajdują się w bardzo silnym polu elektromagnetycznym i znacznie częściej rozpraszają fotony w sposób nieelastyczny.
Dr Agnieszka Michota-Kamińska z Instytutu Chemii Fizycznej PAN z próbkami nowych podłoży sersowskich. (Źródło: IChF PAN/Grzegorz Krzyżewski)
"Jako metoda analizy, wzmacniana powierzchniowo spektroskopia ramanowska jest wyjątkowo atrakcyjna, ponieważ pierwotny sygnał zostaje potężnie wzmocniony, zazwyczaj od miliona do miliarda razy. Tak wysoka czułość metody pozwala wykrywać nawet pojedyncze cząsteczki chemiczne" - podkreślił dr Szafrański.
W IChF PAN do wytworzenia złotych powierzchni wykorzystano podłoża z azotku galu (GaN), opracowane w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN. "Proces wytwarzania zaczyna się od wyprodukowania podłoża GaN zawierającego równomiernie rozłożone defekty strukturalne, czyli dyslokacje" - mówi prof. Jan Weyher z IWC PAN.
Poinformuj znajomych o tym artykule:
REKLAMA
Inne w tym dziale:
- Podnośniki koszowe, usługi dźwigowe. Bydgoszcz REKLAMA
- Żylaki. Leczenie żylaków kończyn dolnych. Bydgoszcz, Inowrocław, Chojnice, Tuchola. REKLAMA
- Ortopeda. Chirurgia ortopedyczna. Medycyna sportowa. Warszawa REKLAMA
- Nowoczesne leczenie i optymizm – najlepsze antidotum na SM
- Choroba poznana 80 lat temu - wciąż nieznana. Rusza pierwsza w Polsce kampania edukacyjna dla pacjentów z ultrarzadkim nowotworem krwi: „Makroglobulinemia Waldenströma. Śladami Doktora Jana”
- Choroba Gauchera – wizytówka polskiego podejścia do chorób ultrarzadkich
- Antykoncepcja awaryjna nabiera tempa: Nowe dane Centrum e-Zdrowia
- Kardiolożka: o serce trzeba dbać od najmłodszych lat
- Ponad 600 tys. Polaków zaszczepiło się przeciw grypie
- Refundacja na papierze. Pacjentki tylko z jednego województwa mogą liczyć na leczenie zgodne z listą refundacyjną, która weszła w życie kilka miesięcy temu
- Pierwsze w Polsce zabiegi ablacji arytmii z zastosowaniem technologii CARTOSOUND FAM. „Niezwykle ważny krok w rozwoju elektrofizjologii”
- Czy starsi pacjenci otrzymają lepszą ochronę jeszcze w tym sezonie?
- Wyzwania hematoonkologii - na jakie terapie czekają polscy pacjenci?
- Wszystkie w tym dziale
REKLAMA
