Біосенсори вимірюють концентрацію молекул в біологічних зразках для застосування в медицині, екології та промисловості. В ідеалі вони повинні надавати безперервні дані в реальному часі. Однак постійний моніторинг малих молекул при низьких концентраціях проблематичний. Дослідники з Технічного університету Ейндховена розробили інноваційний підхід до проблеми, використовуючи молекулярних двійників. Це може виявитися вирішальним в майбутніх боісенсорах для моніторингу здоров’я та раннього виявлення хвороб. Результати публікує журнал ACS Sensors.
Дослідники з відділів біомедичної інженерії й прикладної фізики Технічного університету Ейндховена придумали новий підхід до виявлення молекул з малою масою, які представляють інтерес. Саме вони використовуються для моніторингу загального фізичного стану людини.
Джунхонг Ян, Менно Прінс і його колеги демонструють новий підхід, який може безперервно вимірювати концентрацію молекул з малою масою в зразках на основі аналізу біочутливості по рухливості частинок (biosensing by particle mobility, BPM).
Існуючі біосенсори зазвичай дають один результат вимірювання для одного біологічного зразка. Зразок може являти собою кров, піт, сечу або слину, а результатом може бути рівень білка, гормону, ліки або вірусу в зразку.
- Медик попередив про небезпеку залишених котом подряпин
- Правильний раціон харчування сприяє поліпшенню роботи мозку людини
Однак було б краще, якби датчики давали безперервний потік даних, що дозволило б людині відстежувати, як захворювання розвивається з плином часу.
Кожен біосенсор складається з трьох основних частин:
- молекулярного компонента з біорецепторами, який може зв’язуватися з необхідною молекулою,
- принципу перетворення, який перетворює молекулярне розпізнавання у сигнал,
- системи виявлення, яка записує сигнал і представляє відповідь у вигляді числової, графічної, звукової або світлової індикації, зручною для інтерпретації користувачем.
«У цій роботі ми зосередилися на першій частині – розробці молекулярного принципу для безперервного вимірювання молекул з низькою молекулярною масою і низькою концентрацією», – пояснює один з авторів розробки.
Сенсор, розроблений Яном, Принцом і командою, адаптував використання молекулярних двійників або підроблених версій молекул.
Як ці схожі молекули допомагають виявляти справжні молекули? Поверхня датчика покрита антитілами, які можуть зв’язуватися з важливими молекулами. Коли в тестовій рідині немає молекул, схожі молекули можуть вільно зв’язуватися з антитілами. Однак, коли потрібні молекули знайдені, вони можуть зв’язуватися з антитілами. В результаті двійники звільняються від «роботи».
- Фізики створили квантову рідину, яка ніколи не “замерзає”
- Знайдена причина низької яскравості квантових точок
Робота сенсорної платформи досить проста і, треба сказати, геніальна. Всі події молекулярного зв’язування повинні бути оборотними. Це включає зв’язування між антитілами й двійниками, а також зв’язування між антитілами та важливими молекулами в розчині.
Відбуваються повторювані події зв’язування і розв’язання за участю схожих молекул або молекул в рідині, і ці події можна легко виміряти за допомогою оптичної мікроскопії, записавши стан мікрочастинки.
Натхнення: hightech.fm