Специалисты из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработали специальные сенсоры, которые могут определять оксид азота в выдыхаемом воздухе. Высокие концентрации этого газа свидетельствуют о заболевании дыхательных путей. Исследование опубликовано в журнале Materials Science and Engineering: B.

  

«Сегодня стремительно развивается такая область, как диагностика заболеваний по составу выдыхаемого воздуха. Повышенное содержание оксида азота может свидетельствовать о серьёзном заболевании дыхательных путей, например о хронической обструктивной болезни лёгких», — поделилась научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Дарья Клямер.

Образцы сенсоров

Для работы были использованы сенсоры, в основе которых плёнки кобальтового фталоцианина (CoPc) — проводящий материал, благодаря которому можно определять низкие концентрации оксида азота. Его декорировали наночастицами иридия (Ir) и оксида иридия (IrO₂), улучшающими работу сенсоров. Например, они обладают высокой каталитической активностью, увеличивают площадь поверхности таких сенсорных устройств, а чем больше поверхность, тем больше места для взаимодействия с газами и веществами, которые сенсор должен обнаружить.

Эти материалы наносят на подложки со встречно-штыревыми электродами и помещают в специальную газовую ячейку. В эту ячейку подают газовую смесь, близкую по химическому составу с выдыхаемым воздухом, и вводят концентрации оксида азота нужного диапазона. В данном исследовании он составлял от 10 до 100 ppb (parts per billion — количество частей вещества на миллиард частей смеси). Работа сенсора основана на изменении проводимости чувствительного слоя, которое фиксируется специальным электрометром. 

Научные лабораторные эксперименты показали, что использованные учёными материалы способны выявлять оксид азота от 10 ppb в газовой смеси. Это очень низкая концентрация, означающая, что на каждый миллиард молекул других газов приходится всего десять молекул оксида азота. Для максимальной чувствительности наночастицы иридия должны быть равномерно распределены по поверхности, иметь одинаковый размер и работать в тандеме с фталоцианином.

Учёные нацелены на дальнейшую работу с образцами реального выдыхаемого воздуха, которая поможет в разработке измерительного прибора, применяемого в медицине.

Исследование проведено в рамках госзадания для Министерства науки и высшего образования РФ.