Dwuwymiarowy pomiar pH [wideo]

Naukowcy z japońskiego Toyohashi University of Technology opracowali urządzenie do dwuwymiarowego pomiaru i wizualizacji odczynu pH wraz z obrazowaniem aktywności chemicznej mieszanin oraz aktywności komórek.

Urządzenie CMOS składa się z matrycy CCD pokrytej sfunkcjonalizowaną membraną. Zmiana stężenia i dwuwymiarowego rozkładu jonów wodorowych rejestrowana jest poprzez akumulację ładunków elektrycznych. Urządzenie ma możliwość przekazywania optycznych obrazów rozkładu pH.

Czułość „mikroskopu pH" jest 100 razy większa niż urządzeń ISFET, czyli elektrod jonoselektywnych z membraną polimerową umieszczoną na podłożu krzemowym, i pozwala na wychwycenie zmian na poziomie 0,0001 pH. Wysoką czułość osiągnięto poprzez akumulację ładunków w ściśle określonych, krótkich odstępach czasu. Wielokrotny pomiar ładunku pozwolił na poprawę stosunku sygnału do szumu.

Detektor obrazu pH ma rozmiar 128x128 pikseli o polu detekcyjnym 10x25 mikrometrów. Obecnie japońscy naukowcy pracują nad detektorem o matrycy 1 miliona pikseli o wymiarach 10x10 mikrometrów.

W przyszłości planowane jest zastosowanie urządzenia do wizualizacji ruchu i rozkładu innych jonów niż wodorowe, np. wapniowych i sodowych. Wykonano pierwsze testy podczas reakcji enzymatycznych acetylocholiny – zobrazowano dystrybucję tego związku we wnętrzu komórki systemu nerwowego poddanej działaniu KCl. Tego typu badania mogą być przydatne w opracowaniu nowych metod leczenia choroby Alzheimera.

(pj)