Ученые создали эластичную пленку радужного цвета для различения сахаров

Радуга и сахар могут вызывать в воображении образы определенных хлопьев для завтрака. Но теперь исследователи из ACS Nano сообщают о похожей на калейдоскоп пленке для различения разных подсластителей, которая отображала несколько цветов при растяжении вручную. При равномерном растяжении с помощью простого устройства материал усиливал уникальные сдвиги интенсивности флуоресценции 14 сахаров, помеченных красителем, различая их в образцах напитков и пота.

Сладкие вкусы в напитках могут исходить от многих видов сахара, включая сахарозу, фруктозу и глюкозу, а также от менее распространенных, таких как мальтоза. В человеческом поте также есть сахара, которые можно отслеживать для неинвазивного контроля уровня сахара в крови. Трудно сказать, какие молекулы присутствуют, основываясь только на вкусе или внешнем виде. Вместо этого их обычно отождествляют со сложными методами и изощренными инструментами. Чтобы упростить процесс обнаружения, Фэнью Ли и его коллеги ранее использовали фотонные кристаллы — полистироловые наносферы, цвет которых меняется, когда поблизости находятся сахаристые соединения, — в чип-датчике, меняющем цвет, который отличал 12 различных сахаров друг от друга. Но эти датчики нельзя было носить с собой, поэтому Ли, Чунбао Ли и новая команда хотели включить фотонные кристаллы в растяжимую, удобную для переноски пленку и посмотреть, сможет ли платформа цвета радуги обнаруживать и различать сахара.

Исследователи встроили плотно упакованные, упорядоченные ряды полистирольных наносфер в пленку полиэтилакрилата. Первоначально липкий материал выглядел красным, но когда его растягивали с равномерной силой, его цвет менялся по всей радуге — от красного к розовому, к оранжевому, к желто-зеленому, к светло-зеленому и, наконец, к темно-зеленому при растяжении на 40%. А когда тянули рукой, материал создавал калейдоскоп цветов, так как на разные части материала воздействовали разные силы.

В первоначальных экспериментах исследователи показали, что растяжение пленки усиливает флуоресцентные сигналы от 14 сахаров, прикрепленных к красителям. Затем эти сигналы могут быть отсортированы друг от друга. Чтобы увидеть, может ли датчик делать то же самое с образцами из реального мира, они смешали шесть имеющихся в продаже напитков с красителем ализариновым красным 2-аминоэтиловым эфиром S-2-дифенилбороновой кислоты, создав флуоресцентные комплексы. Растворы с этими комплексами точечно наносили на пленку, которую затем растягивали, и измеряли интенсивность флуоресценции при двух разных длинах волн света. А поскольку комплексы сахар-краситель каждого образца давали уникальные сигналы, их можно было отличить друг от друга. Датчик также различал образцы пота шести человек. Основываясь на этих результатах, исследователи говорят, что эластичный разноцветный материал может быть включен в носимые устройства для экологического, клинического или медицинского мониторинга сахара или модифицирован для обнаружения других веществ.