Ceturtdiena, 2014. gada 5. jūnijs. Pētnieki Brauna universitātē Rodas salā, Amerikas Savienotajās Valstīs, ir izstrādājuši jaunu biočipa sensoru, kas selektīvi var izmērīt glikozes koncentrāciju sarežģītā šķīdumā, kas līdzīgs cilvēka siekalām. Izrāviens, kas publicēts žurnālā “Nanofotonika”, ir nozīmīgs, jo tas varētu dot iespēju izveidot ierīci, kas ļautu diabēta slimniekiem izmērīt glikozes līmeni, neizvelkot asinis.
Jaunā mikroshēma izmanto virkni specifisku ķīmisku reakciju kopā ar plazmonisko interferometriju - līdzekli savienojumu ķīmiskās pazīmes noteikšanai, izmantojot gaismu. Ierīce ir pietiekami jutīga, lai noteiktu glikozes koncentrācijas atšķirības, kas līdzvērtīgas dažiem tūkstošiem molekulu parauga tilpumā.
"Mēs esam parādījuši jutīgumu, kas vajadzīgs, lai izmērītu tipiskas glikozes koncentrācijas siekalās, kuras parasti ir simts reizes zemākas nekā asinīs, " skaidro pētījumu direktors Domeniko Vašingtoni, Brauna universitātes inženieru profesors. "Tagad mēs to varam izdarīt ar ļoti augstu specifiku, kas nozīmē, ka mēs varam atšķirt glikozi no siekalu fona komponentiem, " viņš piebilst.
Biočips sastāv no kvadrātcollas kvadrāta gabala, kas pārklāts ar plānu sudraba kārtu. Iegravēts nanomēroga sudrabā ir tūkstošiem interferometru, sīkas spraugas, kuru sprauga katrā pusē ir 200 nanometru plata. Plaisa ir 100 nanometru plata, apmēram 1000 reizes plānāka nekā cilvēka mati.
Kad gaisma spīd uz mikroshēmas, spraugas rada brīvo elektronu viļņu sudrabā - virsmas plazmona polaritonu, kas izplatās spraugā. Šie viļņi traucē gaismai, kas iet caur rievu, un jutīgie detektori mēra traucējumu modeļus, ko rada rievas un rievas.
Tādā veidā, kad šķidrums tiek nogulsnēts uz mikroshēmas, gaismas un virsmas plazmas viļņi izplatās caur šķidrumu, kas traucē viens otram, mainot detektoru savākto traucējumu modeļus atkarībā no tā ķīmiskā sastāva šķidrums
Pielāgojot attālumu starp rievām un spraugas centru, interferometrus var kalibrēt, lai noteiktu specifisku savienojumu vai molekulu pazīmes, ar lielu jutīgumu ārkārtīgi mazos paraugu apjomos.
Jau 2012. gadā publicētajā rakstā Brauna komanda parādīja, ka biočipa interferometri var noteikt glikozi ūdenī. Tomēr vēl viena problēma bija selektīva glikozes noteikšana sarežģītā šķīdumā, piemēram, cilvēka siekalās.
"Siekalas ir apmēram 99 procenti ūdens, tātad 1 procents ir tas, kas rada problēmas, " saka Klusais okeāns. "Ir fermenti, sāļi un citi komponenti, kas var ietekmēt sensora reakciju. Ar šo darbu, mēs esam atrisinājuši mūsu atklāšanas shēmas specifikas problēmu ". Šie eksperti to izdarīja, izmantojot krāsvielu ķīmiju, lai izveidotu izsekojamu marķieri glikozei.
Pētnieki mikroshēmai pievienoja mikrofluidiskos kanālus, lai ieviestu divus fermentus, kas ļoti specifiski reaģē ar glikozi. Pirmais enzīms, glikozes oksidāze, reaģē ar glikozi, veidojot ūdeņraža peroksīda molekulu, kas reaģē ar otro enzīmu - mārrutku peroksidāzi, lai izveidotu molekulu ar nosaukumu resorufīns, kas var absorbēt un izstarot sarkano gaismu, krāsojot šķīdumu.
Pēc tam zinātnieki varēja noregulēt interferometrus, lai meklētu sarkanās rezorufīna molekulas. "Reakcija notiek viens pret otru: glikozes molekula rada resorufīna molekulu - saka Pacifici. - Tātad mēs varam saskaitīt rezorufīna molekulu daudzumu šķīdumā un secināt to glikozes molekulu skaitu, kas sākotnēji atradās risinājumā. "
Komanda pārbaudīja savu krāsu ķīmijas un plazmoniskās interferometrijas kombināciju, meklējot glikozi mākslīgās siekalās - ūdens, sāļu un fermentu maisījumā, kas līdzinās īstam cilvēkam. Tādējādi viņi atklāja, ka viņi var ļoti precīzi un specifiski noteikt rezorufīnu reālā laikā, un viņiem izdevās atklāt izmaiņas glikozes koncentrācijā 0, 1 mikromolu litrā, kas desmit reizes pārsniedz jutīgumu, ko var sasniegt ar interferometriem.
Nākamais darba solis, pēc Klusā okeāna domām, ir sākt testēt metodi īstās cilvēka siekalās. Galu galā pētnieki cer izveidot nelielu, autonomu ierīci, kas diabēta slimniekiem varētu dot neinvazīvu veidu, kā uzraudzīt viņu glikozes līmeni. "Mēs tagad kalibrējam šo ierīci insulīnam, " ziņo Pacifici Said, kurš piebilst, ka to varētu izmantot arī toksīnu noteikšanai gaisā vai ūdenī vai laboratorijā, lai savlaicīgi kontrolētu ķīmiskās reakcijas, kas sensora zonā notiek. reāli.
Avots:
Tags:
Jaunumi Cut-And-Bērnu Zāles
Jaunā mikroshēma izmanto virkni specifisku ķīmisku reakciju kopā ar plazmonisko interferometriju - līdzekli savienojumu ķīmiskās pazīmes noteikšanai, izmantojot gaismu. Ierīce ir pietiekami jutīga, lai noteiktu glikozes koncentrācijas atšķirības, kas līdzvērtīgas dažiem tūkstošiem molekulu parauga tilpumā.
"Mēs esam parādījuši jutīgumu, kas vajadzīgs, lai izmērītu tipiskas glikozes koncentrācijas siekalās, kuras parasti ir simts reizes zemākas nekā asinīs, " skaidro pētījumu direktors Domeniko Vašingtoni, Brauna universitātes inženieru profesors. "Tagad mēs to varam izdarīt ar ļoti augstu specifiku, kas nozīmē, ka mēs varam atšķirt glikozi no siekalu fona komponentiem, " viņš piebilst.
Biočips sastāv no kvadrātcollas kvadrāta gabala, kas pārklāts ar plānu sudraba kārtu. Iegravēts nanomēroga sudrabā ir tūkstošiem interferometru, sīkas spraugas, kuru sprauga katrā pusē ir 200 nanometru plata. Plaisa ir 100 nanometru plata, apmēram 1000 reizes plānāka nekā cilvēka mati.
Kad gaisma spīd uz mikroshēmas, spraugas rada brīvo elektronu viļņu sudrabā - virsmas plazmona polaritonu, kas izplatās spraugā. Šie viļņi traucē gaismai, kas iet caur rievu, un jutīgie detektori mēra traucējumu modeļus, ko rada rievas un rievas.
Tādā veidā, kad šķidrums tiek nogulsnēts uz mikroshēmas, gaismas un virsmas plazmas viļņi izplatās caur šķidrumu, kas traucē viens otram, mainot detektoru savākto traucējumu modeļus atkarībā no tā ķīmiskā sastāva šķidrums
Pielāgojot attālumu starp rievām un spraugas centru, interferometrus var kalibrēt, lai noteiktu specifisku savienojumu vai molekulu pazīmes, ar lielu jutīgumu ārkārtīgi mazos paraugu apjomos.
Jau 2012. gadā publicētajā rakstā Brauna komanda parādīja, ka biočipa interferometri var noteikt glikozi ūdenī. Tomēr vēl viena problēma bija selektīva glikozes noteikšana sarežģītā šķīdumā, piemēram, cilvēka siekalās.
"Siekalas ir apmēram 99 procenti ūdens, tātad 1 procents ir tas, kas rada problēmas, " saka Klusais okeāns. "Ir fermenti, sāļi un citi komponenti, kas var ietekmēt sensora reakciju. Ar šo darbu, mēs esam atrisinājuši mūsu atklāšanas shēmas specifikas problēmu ". Šie eksperti to izdarīja, izmantojot krāsvielu ķīmiju, lai izveidotu izsekojamu marķieri glikozei.
Pētnieki mikroshēmai pievienoja mikrofluidiskos kanālus, lai ieviestu divus fermentus, kas ļoti specifiski reaģē ar glikozi. Pirmais enzīms, glikozes oksidāze, reaģē ar glikozi, veidojot ūdeņraža peroksīda molekulu, kas reaģē ar otro enzīmu - mārrutku peroksidāzi, lai izveidotu molekulu ar nosaukumu resorufīns, kas var absorbēt un izstarot sarkano gaismu, krāsojot šķīdumu.
Pēc tam zinātnieki varēja noregulēt interferometrus, lai meklētu sarkanās rezorufīna molekulas. "Reakcija notiek viens pret otru: glikozes molekula rada resorufīna molekulu - saka Pacifici. - Tātad mēs varam saskaitīt rezorufīna molekulu daudzumu šķīdumā un secināt to glikozes molekulu skaitu, kas sākotnēji atradās risinājumā. "
Komanda pārbaudīja savu krāsu ķīmijas un plazmoniskās interferometrijas kombināciju, meklējot glikozi mākslīgās siekalās - ūdens, sāļu un fermentu maisījumā, kas līdzinās īstam cilvēkam. Tādējādi viņi atklāja, ka viņi var ļoti precīzi un specifiski noteikt rezorufīnu reālā laikā, un viņiem izdevās atklāt izmaiņas glikozes koncentrācijā 0, 1 mikromolu litrā, kas desmit reizes pārsniedz jutīgumu, ko var sasniegt ar interferometriem.
Nākamais darba solis, pēc Klusā okeāna domām, ir sākt testēt metodi īstās cilvēka siekalās. Galu galā pētnieki cer izveidot nelielu, autonomu ierīci, kas diabēta slimniekiem varētu dot neinvazīvu veidu, kā uzraudzīt viņu glikozes līmeni. "Mēs tagad kalibrējam šo ierīci insulīnam, " ziņo Pacifici Said, kurš piebilst, ka to varētu izmantot arī toksīnu noteikšanai gaisā vai ūdenī vai laboratorijā, lai savlaicīgi kontrolētu ķīmiskās reakcijas, kas sensora zonā notiek. reāli.
Avots:
