Химики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 создали простой спектрофотометр на основе напечатанной люминесцирующей кюветы
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета разработали компактное устройство для количественного анализа образцов — «спектрофотометр в кювете». Для этого они модифицировали полимер для 3D‑печати с помощью люминесцентных молекул и создали кювету для образца, которая одновременно служит и источником света. При таком подходе для быстрого определения содержания вещества в растворе помимо кюветы потребуются только фонарик и камера телефона. Подход уже показал свою эффективность при анализе модельных и реальных образцов.
Технология создания трехмерных объектов путем послойного нанесения материала (3D?печать) позволяет создавать физические объекты практически любой формы прямо из?цифрового файла. Сегодня с?помощью 3D?принтера можно напечатать практически все?— от?элементов одежды и?обуви до?предметов мебели и?даже мостов.
Главное преимущество 3D?печати?— возможность быстро и?недорого создавать штучные объекты с?заданными свойствами, что активно используют ученые?исследователи. Например,?в?экспериментах часто возникает потребность в?создании деталей особенной формы или из?нестандартных материалов, которые отсутствуют в?продаже. С?этой задачей помогает справиться 3D?принтер, при?этом изменять можно не?только форму объекта, но?и?свойства полимерных волокон для печати, оптимизируя их?под конкретную научную задачу.
Результаты исследования, поддержанного грантом?РНФ, опубликованы в?научном журнале Polymer Engineering &?Science.
Так появилось направление создания функционализации полимеров для?3D?печати. Полимерные волокна можно сделать более прочными и?герметичными либо придать им?совершенно новые свойства?— например, заставить светиться. В?этом случае деталь сама становится источником излучения в?заданном диапазоне, поскольку ?подсветка? уже встроена в?материал. Такой?подход позволяет упростить устройства для?анализа химических веществ, так?как один?элемент совмещает в?себе несколько функций.
Чтобы проверить эту гипотезу, химики Санкт?Петербургского университета совместно с?учеными из?Университета ИТМО?напечатали кювету для?спектрофотометра?— одного из?наиболее популярных приборов для определения содержания химических веществ. Принцип работы устройства довольно прост: через образец пропускают свет и?фиксируют, насколько изменилась интенсивность излучения в?зависимости от?концентрации вещества.
ЛабИнфо: инструкция?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 по?использованию спектрофотометра
?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. Таким?образом, для?определения содержания интересующего нас вещества в?смеси достаточно дешевого фонарика, напечатанной кюветы и?камеры телефона. Мы?фотографируем кювету и?после обработки в?ПО?ImageJ получаем цветовой RGB?профиль. Окраска пикселей связана с?концентрацией исследуемого вещества?,?— объяснила старший научный сотрудник кафедры аналитической химии?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Екатерина Бойченко.
Разработанный подход ученые?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 применили для?определения концентрации кобальта в?смеси с?другими ионами и?аскорбиновой кислотой в?присутствии глюкозы.
RGB?профиль — профиль сочетания трех цветов: красного?(R), зеленого?(G) и?синего?(B).
Как пояснила Екатерина Бойченко, разработка простых аналитических устройств особенно актуальна для получения информации в?режиме реального времени, поскольку классический лабораторный анализ, при котором необходимо производить отбор образцов и?ждать результаты, уже?не?покрывает все?нужды современных производств и?медицинских учреждений. Зачастую для?принятия решений необходимо очень быстрое получение данных, поэтому компактные и?дешевые устройства, способные быстро показывать результат, крайне востребованы.
С?помощью предложенной химиками Университета технологии можно не?только проводить количественный анализ многокомпонентных образцов, сочетая полимерные волокна со?свечением на?разных длинах волн, но?и?печатать детали с?люминесцирующими участками. Например,?микрофлюидные чипы с?люминесцирующими каналами могут быть востребованы в?качестве систем для?диагностики вирусов, в?том числе SARS?CoV?2. Ученые?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 планируют продолжать эксперименты и?напечатать несколько кювет с?добавлением других комплексов в?полимерные волокна для анализа биологических образцов.
Исследование выполнено в?рамках проекта ?Сочетание методов спектрального анализа и?машинного обучения для малоинвазивной диагностики и?контроля лечения заболеваний мочеполовой системы?, поддержанного грантом Российского научного фонда. Следует отметить, что Санкт-Петербургский университет является лидером по?количеству грантов РНФ: в?2022 году ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 получили 112?грантов, это 5,5?% от?общего числа победивших проектов и?наибольшее число грантов для одной организации. В?2023?году Университет сохранил лидерство по?данному конкурсу?РНФ: ученые?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 получили 70?грантов —5?% от?общего числа победивших проектов.
Санкт?Петербургский государственный университет?— старейший университет России?— был?основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда Петр?I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— научный, образовательный и?культурный центр мирового уровня. В?2024 году Санкт?Петербургский университет отмечает свой 300?летний юбилей.
План мероприятий в?рамках празднования юбилея Университета был?утвержден на?заседании оргкомитета по?празднованию 300?летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, которое провел заместитель председателя Правительства РФ?Дмитрий Николаевич Чернышенко. Среди?таких?мероприятий?— присвоение малой планете имени в?честь 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, выпуск банковских карт со?специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании ?Россия? и?многое другое. В?честь 300?летия Санкт?Петербургского государственного университета в?почтовое обращение вышла марка, на?которой изображены здание Двенадцати коллегий и?памятник графу С.?С.?Уварову. Также с?космодрома Байконур была?запущена ракета ?Союз? с?символикой Университета.
По?решению губернатора Санкт?Петербурга Александра Дмитриевича Беглова 2024?год в?Северной столице объявлен годом Санкт?Петербургского университета. В?день 300?летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 на?Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а?общественный транспорт?— его?символика. В?мае 2024?года Университет впервые принял участие в?праздновании Дня города и?стал отдельной площадкой для?мероприятий. Также 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 запустил сайт, посвященный юбилею, с?информацией о?выдающихся универсантах, научных достижениях и?подробностях празднования.