Сенсоры на основе интерфейса графен/биополимер для неинвазивного мониторинга биомаркеров
М.Б. Шавелкина а,
И.В. Антонова б, в
а Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация
б Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, просп. Лаврентьева 13, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
в Новосибирский государственный технический университет, просп. Карла Маркса 20, Новосибирск, 630092, Российская Федерация
Обзор посвящен анализу физических механизмов трансдукции сигнала в носимых сенсорах для неинвазивного мониторинга биомаркеров (глюкоза, ацетон, пары воды). Рассмотрен переход от оксидов металлов к графен-биополимерным композитам. Обоснованы преимущества биомассы цианобактерий Spirulina platensis: встроенные редокс-центры (фикоцианин) и иерархическая пористая структура обеспечивают мультимодальность детектирования. Показано, что в основе работы сенсоров лежит обратимая физическая адсорбция, определяемая энергетикой поверхности и геометрией пор матрицы. Установлено, что избирательность связывания обеспечивается не просто адсорбцией, а синергией электростатических, донорно-акцепторных и размерных взаимодействий, модулирующих перенос заряда в перколяционной сети графена. Отмечено, что эффект концентрационного доминирования в сочетании с высокой дифференциальной чувствительностью композита обеспечивает надежную детекцию ацетона на фоне высокой влажности при комнатной температуре, что перспективно для задач неинвазивной диагностики.
Ключевые слова: неинвазивный мониторинг, биомаркеры, носимые сенсоры, графен, природные биополимеры, спирулина, электрохимическая селективность
PACS: 73.90.+f
Цитата: Шавелкина М Б, Антонова И В "Сенсоры на основе интерфейса графен/биополимер для неинвазивного мониторинга биомаркеров" УФН, принята к публикации
поступила: 18 августа 2026, доработана: 21 октября 2026, одобрена в печать: 26 октября 2026
|
|
|