< Назад до усіх подій
21.04.2021    10:00

Виявляти окремі молекули і діагностувати хворобу за допомогою смартфона це реально

Біомаркери відіграють головну роль в діагностиці захворювання та оцінки його протікання. Серед основних маркерів, що використовуються  зараз є - гени, білки, гормони, ліпіди та інші класи молекул. Їх можна виявити в крові, спинномозковій рідині, сечі і різних типах тканин, але більшість з них мають одну спільну рису: вони зустрічаються в надзвичайно низьких концентраціях, і тому технічно їх важко виявити і кількісно виміряти. 

 

У багатьох процедурах виявлення використовуються молекулярні зонди, такі як антитіла або короткі послідовності нуклеїнових кислот, які призначені для зв'язування з конкретними біомаркерами. Коли зонд розпізнає ціль і пов'язується з нею, хімічні або фізичні реакції викликають флуоресцентні сигнали. Такі методи добре працюють за умови, що вони досить чутливі, щоб розпізнати відповідні біомаркери у великого відсотка всіх пацієнтів, які несуть його в своїй крові. Крім того, перш ніж такі флуоресцентні тести можуть бути використані на практиці, біомаркери самі по собі або їх сигнали повинні бути посилені. Кінцева мета полягає в тому, щоб медичний скринінг міг проводитися безпосередньо лікарем без необхідності направляти зразки на аналіз в віддалену лабораторію. 

 

Фахівці Мюнхенського університету (Німеччина) розробили новий метод визначення рівня біомаркерів, присутніх в низьких концентраціях . Їм вдалося з'єднати зонди з ДНК із найдрібнішими частинками золота або срібла. Пари частинок ( "димери") діють як нанорозмірні молекулярні антени, які посилюють флуоресцентні сигнали. Система працює наступним чином: взаємодія між наночастинками і входять світловими хвилями підсилює локальні електромагнітні поля, а це, в свою чергу, призводить до істотного збільшення амплітуди флуоресценції. Таким чином можна виявляти, наприклад, бактерії, що містять гени стійкості до антибіотиків і навіть віруси. 

 

Інформація про нову розробку була опублікована в журналі Nature Communications

 

Нано-антени на основі ДНК вивчалися протягом останніх кількох років, але виготовлення цих наноструктур становить собою складну задачу. Німецьким вченим вдалося більш точно настроїти компоненти своїх нано-антен і розташувати молекули ДНК, які служать захватними зондами, в місці посилення сигналу. Разом ці модифікації дозволяють більш ефективно посилювати флуоресцентний сигнал. 

 

Високий ступінь контролю позиціювання стає можливою завдяки ДНК-нанотехнологій, які використовують структурні властивості ДНК для управління складанням всіляких нанорозмірних об'єктів, причому в надзвичайно великій кількості. 

В майбутньому ця технологія може бути використана для діагностичних досліджень навіть в тих областях, де доступ до електрики або лабораторного обладнання обмежений. Вчені змогли продемонструвати, що за допомогою портативного мікроскопа на базі смартфона можна виявляти невеликі фрагменти ДНК в сироватці крові. Більш нові смартфони, як правило, оснащені досить хорошими камерами. Крім того, все, що потрібно, це лазер і об'єктив - два легкодоступних і дешевих компоненти.

 

Розробники показали, що фрагменти ДНК, які специфічні для генів стійкості до антибіотиків у бактерій можуть бути виявлені за допомогою цієї установки. Але аналіз міг бути легко модифікований для виявлення цілого ряду цікавих типів мішеней, таких як віруси.

 

Джерело: Science Daily