НАНОАНТЕННА

Полезная модель относится к фотонике и служит для детектирования заданных участков ДНК.
min
В качестве прототипа выбрана наноантенна (пат. России на полезную модель №180401, от 13.06.2018, бюл. №17, МПК В82 В 1/001, G02B 27/00, включающая точечный оптический источник, дополнительно содержит точечный приемник излучения, основную полоску из проводящего материала, длиной  где λ - минимальная длина волны диапазона работы наноантенны, толщиной  где с - скорость света в вакууме; μ - абсолютная магнитная проницаемость проводящего материала; σ - проводимость проводящего материала, дополнительную полоску из проводящего материала, длиной  толщиной  причем точечный оптический источник и точечный приемник излучения подсоединены к верхней поверхности основной полоски из проводящего материала, основная полоска из проводящего материала подсоединена своей нижней поверхностью к верхней поверхностью дополнительной полоски из проводящего материала.
Недостатком данного устройства является невозможность детектирования конкретных последовательностей ДНК.
В основу полезной модели поставлена задача расширить функционал устройства путем добавления дополнительных конструктивных элементов.
Задача решается тем, что наноантенна, включающая полоску из проводящего материала, дополнительно содержит праймер - короткий фрагмент комплементарной к детектируемому участку ДНК последовательности нуклеотидов, праймер располагается на поверхности полоски из проводящего материала так, чтобы присоединяемая к нему последовательность ДНК также находилась на поверхности полоски из проводящего материала.
Общими с прототипом признаками технического решения является полоска из проводящего материала.
Отличительными признаками технического решения является праймер.
Совокупность существенных признаков обеспечивает возможность детектирования конкретных последовательностей ДНК.
На фиг. 1 представлена схема наноантенны.
Наноантенна содержит (фиг. 1) полоска из проводящего материала 1, длиной по наибольшему измерению l≈λ/10, где λ - длина волны падающей электромагнитной волны, праймер 2, причем праймер 2 располагается на поверхности полоски из проводящего материала 1 так, чтобы присоединяемая к нему последовательность ДНК также находилась на поверхности полоски из проводящего материала 1.
Наноантенна работает следующим образом.
Геометрические размеры, тип материала, диэлектрические элементы, окружающие полоску из проводящего материала 1 - наноантенну, влияют на ее резонансную длину волны - длину волны поглощаемой падающей электромагнитной волны (по формулам емкости и индуктивности для полоски из проводящего материала в источниках [Калантаров П.Л. Расчет индуктивностей / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин. - С: энергоатомиздат, 1986. - 488 с., Иоссель Ю.А. Расчет электрической емкости / Ю.А. Иоссель, Э.С.Кочанов, М.Г. Струнский. - С: энергоатомиздат, 1981. - 290 с.]). В исходном состоянии праймер 2 не соединен с последовательностью ДНК, при этом небольшой праймер с соответствующим значением относительной диэлектрической проницаемости незначительно изменяет резонансную длину волны наноантенны, которая составляет порядка 10 длин (по наибольшему измерению) полоски из проводящего материала 1 (по формулам емкости и индуктивности для полоски из проводящего материала в источниках [Калантаров П.Л. Расчет индуктивностей / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин. - С.: энергоатомиздат, 1986. - 488 с., Иоссель Ю.А. Расчет электрической емкости / Ю.А. Иоссель, Э.С. Кочанов, М.Г. Струнский. - С.: энергоатомиздат, 1981. - 290 с.] и расчетах антенн [Schelkunoff S.A. Antennas: theory and practice / S.A. Schelkunoff, H.T. Friis. - New York: Wiley, 1952. - 639 p.]). При наличии около описываемой наноантенны денатурированных сторонними методами последовательностей ДНК, праймер 2 соединяется с конкретной, комплементарной ему, последовательностью ДНК, притягивая ее к поверхности наноантенны. При этом размер последовательности ДНК значительно больше размеров праймера, что приводит к заметному изменению резонансной длины волны наноантенны (вследствие изменения емкости полоски из проводящего материала 1 по формулам из указанных выше источников) - наноантенна поглощает уже другую длину волны. Так, поверхность, покрытая описываемыми наноантеннами, без внесения ДНК поглощает электромагнитную волну с одной длиной, а при внесении ДНК и ее комплементарном соответствии выбранным праймерам, длина поглощаемой волны меняется, что можно наблюдать непосредственно, даже без применения приборов, что упрощает диагностику и позволяет применять разрабатываемое устройство самостоятельно.
Пример исполнения. Для работы прибора в видимом диапазон длин электромагнитных волн. Длина полоски из проводящего материала, которым может выступать медь, может составлять 40 нм. В качестве праймера может быть использован праймер chicken dcx primer pair №m 204335.
Устройство производит детектирование конкретных последовательностей ДНК за счет введения дополнительных конструктивных элементов.