Нова мікросхема використовує низку специфічних хімічних реакцій разом із плазмонічною інтерферометрією, засобом виявлення хімічної ознаки сполук за допомогою світла. Пристрій достатньо чутливий для виявлення відмінностей у концентрації глюкози, еквівалентній кільком тисячам молекул у об'ємі вибірки.
"Ми продемонстрували чутливість, необхідну для вимірювання типових концентрацій глюкози в слині, які зазвичай в сто разів нижчі, ніж у крові", - пояснює директор дослідження Доменіко Пафіфі, доцент кафедри інженерних наук в університеті Браун. "Зараз ми можемо це зробити з дуже високою специфічністю. Це означає, що ми можемо диференціювати глюкозу від фонових компонентів слини", - додає він.
Біочіп складається з шматка квадратного дюйма кварцу, покритого тонким шаром срібла. У срібні з нанорозмірного вигравіруваного тисячі інтерферометрів, крихітних прорізів з прорізом на кожній стороні шириною 200 нанометрів. Щілина завширшки 100 нанометрів, приблизно в 1000 разів тонша від людського волосся.
Коли на мікросхемі світить світло, прорізи викликають хвилю вільних електронів у сріблі, поверхневий плазмоновий поляритон, який поширюється у виїмку. Ці хвилі перешкоджають проходженню світла через канавку, а чутливі детектори вимірюють інтерференційні структури, що створюються канавками і канавками.
Таким чином, коли рідина осідає на мікросхемі, легкі та поверхневі плазмонні хвилі поширюються через рідину, яка перешкоджає одна одній, змінюючи інтерференційні структури, зібрані детекторами, залежно від хімічного складу рідкий
Регулюючи відстань між канавками та центром щілини, інтерферометри можна калібрувати для виявлення ознак конкретних сполук або молекул з високою чутливістю в надзвичайно малих обсягах зразка.
Вже у статті, опублікованій у 2012 році, команда Брауна показала, що інтерферометри в біочіпі можуть виявити глюкозу у воді. Однак вибіркове виявлення глюкози в складному розчині, такому як людська слина, було ще одним питанням.
"Слина - це приблизно 99 відсотків води, так що 1 відсоток - той, який представляє проблеми", - каже Пафіфі. - Є ферменти, солі та інші компоненти, які можуть впливати на реакцію датчика. Завдяки цій роботі, ми вирішили проблему специфіки нашої схеми виявлення ". Ці експерти зробили це, використовуючи хімію барвників, щоб створити відстежуваний маркер глюкози.
Дослідники додали мікрофлюїдні канали до мікросхеми, щоб ввести два ферменти, які реагують з глюкозою дуже специфічним чином. Перший фермент, глюкозооксидаза, вступає в реакцію з глюкозою, утворюючи молекулу перекису водню, що реагує з другим ферментом, пероксидазою хрону, для утворення молекули під назвою резоруфін, яка може поглинати та випромінювати червоне світло, забарвлюючи розчин.
Тоді вченим вдалося настроїти інтерферометри на пошук червоних молекул резоруфіну. "Реакція відбувається єдиним способом: молекула глюкози генерує молекулу резоруфіну, - каже Пафіфі. - Отже, ми можемо підрахувати кількість молекул резоруфіну в розчині і зробити висновок про кількість молекул глюкози, які спочатку були присутні у розчині ".
Команда випробувала їх поєднання хімії барвників та плазмонічної інтерферометрії шляхом пошуку глюкози у штучній слині, суміші води, солей та ферментів, що нагадує справжню людину. Таким чином, вони виявили, що вони могли з великою точністю та специфічністю виявити резоруфін у режимі реального часу та встигли виявити зміни концентрації глюкози 0, 1 мкмоль на літр, що в десять разів перевищує чутливість, яку можна досягти інтерферометрами.
Наступним кроком у роботі, за словами Пафіфі, є початок випробування методу в справжній людській слині. Зрештою, дослідники сподіваються розробити невеликий автономний пристрій, який міг би надати діабетикам неінвазивний спосіб контролювати рівень глюкози. "Зараз ми калібруємо цей пристрій на інсулін", - повідомляє Pacifici Said, який додає, що його також можна було б використовувати для виявлення токсинів у повітрі чи воді або в лабораторії для контролю хімічних реакцій, що відбуваються в зоні датчика. справжній.
Джерело: www.DiarioSalud.net
