ИСТИНА

Создание экспрессных методик сенсорики вирусов является в настоящее время актуальной задачей. Использование для этих целей наноструктурированных материалов на основе кремния обладает рядом преимуществ, связанных с их хорошо изученными оптическими свойствами [1]. Огромная удельная поверхность пористого кремния (ПК) обеспечивает его высокую сорбционную активность, что может быть использовано для создания на его основе биосенсоров [2]. В работах [3,4] сенсорный отклик устанавливался по сдвигу частот интерференционных полос в спектре отражения пленки ПК после адсорбции биомолекул. Наконец, в [5] был продемонстрирован потенциал биосенсоров на основе ПК для обнаружения бактерий E. Сoli. В представленной работе была продемонстрирована возможность создания оптического сенсора вирусов гриппа H1N1на основе пористого слоя кремниевых нанонитей (ПКНН). Методами электронной микроскопии и оптической спектроскопии исследовалось взаимодействие вирусов гриппа с ПКНН. Показано, что полученные слои ПКНН имеют однородную пористую структуру и состоят из пористых нанонитей диаметром 50-200 нм и расстоянием между нанонитями 100-200 нм. Толщина слоя ПКНН (d) составляет 200 нм. Пористость образцов рассчитывалась с использованием приближения эффективной среды модели Бруггемана и составила 42%. На рисунке 1 (a,b) представлены микрофотографии сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) поверхности ПКНН с различным увеличением после адсорбции вируса H1N1. Вирусы видны на поверхности в виде сфероидальных белых наночастиц диаметром 80-100 нм. На Рисунке 1 (с,d) представлены микрофотографии просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) вирусов до и после взаимодействия к ПКНН. Рисунок 1. (а, б) микрофотографии СЭМ слоя ПКНН после адсорбции вируса H1N1, с различным увеличением; (в) ПЭМ изображение вирионов H1N1; (d) ПЭМ-изображения ПКНН, которые были отделены от подложки c-Si после их взаимодействия с вирионами. Спектры отражения ПКНН до и после адсорбции вируса гриппа H1N1 характеризовались наличием интерференционных полос, которые возникают в результате интерференции Фабри-Перо и объясняются отражением белого света на верхней и нижней границах слоя ПКНН. Эффективная оптическая толщина слоя ПКНН определяется уравнением: 2〖dn〗_eff=mλ, (1) где m - порядковый номер максимума интерференционного спектра, λ - длина волны света, d - толщина, а neff - эффективный показатель преломления слоя ПКНН (диаметр нанонитей и расстояние между ними меньше длины волны света). Обнаружено смещение интерференциионных пиков в спектрах отражения ПКНН после адсорбции вируса, что объясняется изменением neff образцов. Рассчитанные из спектров отражения значения neff составили 2,1 для исходной пленки ПКНН, и 2,3 после адсорбции вируса. Рассчитанная согласно приближению эффективной среды Бруггемана, эффективность заполнения вирусом пор ПКНН составила 25%. Представленные изменения в спектрах отражения белого света ПКНН после адсорбции вирионов указывают на возможность создания на их основе оптического интерференционного сенсора для обнаружения вирусов гриппа. Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда (Грант №20-12-00297). Литература [1] K.A. Gonchar, L.A. Osminkina, R.A. Galkin, M.B. Gongalsky, V.S. Marshov, V.Y. Timoshenko, M.N. Kulmas, V.V. Solovyev, A.A. Kudryavtsev, V.A. Sivakov. Journal of nanoelectronics and optoelectronics, 2012, 7(6), 602-606. [2] V. V. Doan, M. J. Sailor, Science, 1992, 256, 1791. [3] V. S.-Y. Lin, K. Motesharei, K.-P. S. Dancil, M. J. Sailor, M. R. Ghadiri, Science, 1997, 278(5339), 840-843. [4] M. J. Sailor, J. R. Link, Chem. Commun., 2005, 11, 1375–1383. [5] N. Massad-Ivanir, G. Shtenberg, N. Raz, C. Gazenbeek, D. Budding, M. P. Bos, E. Segal, Scientific Reports, 2016, 6, 38099.