Reklaamijad alates Browni Ülikool on välja töötanud uue biochipi anduri, mis saab selektiivselt mõõta kontsentratsiooni glükoos kompleksses lahuses, mis on sarnane inimese sülg. Edasiminek on oluline samm a seade see võimaldaks inimestel diabeet testida nende glükoosisisaldust ilma veri tõmbamata.

Uus kiip kasutab spetsiifiliste seeriaid keemilised reaktsioonid kombineerituna plasmonaarses interferomeetriaga, mis võimaldab tuvastada keemiliste allkirjadega ühendeid valguse abil. Seade on piisavalt tundlik, et tuvastada erinevusi glükoosikontsentratsioonides, mis moodustavad proovis mahus vaid mõned tuhanded molekulid.

LUGEGE ETTE NÄHTUD TEADMISEKS 

"Me oleme näidanud tundlikkust, mis on vajalik süljele iseloomulike glükoosikontsentratsioonide mõõtmiseks, mis on tüüpiliselt 100 korda madalamad kui veres," ütles teadustöö juhtiv teadusprofessor Domenico Pacifici. "Nüüd suudame seda teha väga spetsiifilisel viisil, mis tähendab, et saame diferentseerida glükoosi sülje taustkomponentidest." Uut uurimistööd kirjeldatakse ajakirja "Nanofotoonika" juunikuupäeva kattekirjas. Biochip on valmistatud õhukesest hõbedast kihist kaetud ühe tolli ruudukujulise kvartsiga. Hõbedas õlitatud on tuhanded nanoskaala interferomeetrid - väikesed lõike, mille mõlemal küljel on soon. Niidulõhed mõõdavad 200 nanomeetrit laiad, ja pilu laius 100 nanomeetrit - ligikaudu 1,000 korda õhem kui inimese juuksed. Kui kiibil on valgustugevus, tekitavad sooned vabade elektronide laine hõbedas - pinnaplasmoni polariton - paljaks pilusse. Need lained häirivad valgust, mis läbib pilu. Tundlikud detektorid mõõdavad seejärel soonte ja pilude tekitatud häirete mustreid.
Kui kiib on ladestunud vedelikku, levivad valgust ja pinna plasmoni lained läbi selle vedeliku enne, kui need üksteist häirivad. See muudab detektorite poolt tõstatatud häirete mustreid sõltuvalt vedeliku keemilisest koostisest. Reguleerides vahekaugust soonte ja keskmise pilu vahel, saab interferomeetre kalibreerida spetsiifiliste ühendite või molekulide signaali tuvastamiseks, kusjuures väga tundlikkus on äärmiselt väikeste proovi mahust. 2012-i avaldatud paberil näitas Browni meeskond, et biochipi interferomeetreid saab kasutada glükoosi tuvastamiseks vees. Teine asi oli selektiivne glükoosi tuvastamine keerulises lahuses nagu inimese sülg.

"Sülg on umbes 99 protsenti vett, kuid see on 1 protsent, mis ei ole vesi, mis tekitab probleeme," ütles Pacifici. "Seal on ensüüme, sooli ja muid komponente, mis võivad mõjutada anduri reaktsiooni. Selle paberiga lahendasime meie tundliku skeemi spetsiifilisuse probleemi. "
Nad tegid seda, kasutades värvaineid, et luua jälgitav marker glükoosiks. Teadlased lisasid kiibile mikrofluidsed kanalid, et tuua sisse kaks ensüümi, mis reageerivad glükoosiga väga spetsiifilisel viisil. Esimene ensüüm, glükoosoksüdaas, reageerib glükoosiga, moodustades vesinikperoksiidi molekuli. See molekul reageerib seejärel teise ensüümi, mädarõika peroksüdaasiga, et saada resorufiiniks nimetatav molekul, mis võib absorbeerida ja kiirgada punast valgust ja seega värvi lahust. Seejärel võiksid uurijad interferomeetrite häälestada, et otsida punast resorufiini molekule.
"Reaktsioon juhtub ükshaaval: glükoosi molekul tekitab ühe resorufiini molekuli," ütles Pacifici. "Seega võime loendada resorufiin-molekulide arvu lahuses ja järeldada, et glükoosi molekulide arv oli algselt lahuses olemas."
Meeskond kontrollis värvainete ja plasmonaarset interferomeetria kombinatsiooni, otsides glükoosi kunstliku sülje, vee, soolade ja ensüümide segu, mis sarnanes inimese tegeliku süljega. Nad leidsid, et nad suudavad täpselt ja spetsiifilisemalt avastada resorufiini reaalajas. Nad suutsid tuvastada muutusi glükoosi kontsentratsioonis 0.1 mikromoolides liitri kohta - 10 korda tundlikkusest, mida saab saavutada ainult interferomeetrite abil.
Vaikse ookeani piirkonnas toimuv järgmine samm on alustada meetodi katsetamist inimese tõelise süljega. Lõppkokkuvõttes loodavad teadlased, et nad võivad arendada väikest iseseisvat seadet, mis võiks anda diabeetikutel mitteinvasiivse viisi oma glükoositaseme jälgimiseks.
On ka teisi potentsiaalseid rakendusi.
"Nüüd kalibreerime seda seadet insuliini jaoks," ütles Pacifici, kuid põhimõtteliselt saame õigesti muuta seda "plasmonikvett" sensorit mis tahes huvipakkuva molekuli avastamiseks. "
Seda saab kasutada toksiinide avastamiseks õhus või vees või laboris kasutamiseks, et jälgida keemilisi reaktsioone, kui need ilmnevad anduripinnal reaalajas, ütles Pacifici.

Plasmooniline interferomeeter võib tuvastada glükoosi molekule vees. Glükoosi tuvastamine kompleksses vedelikus on keerulisem. Süvenditevahelise kauguse ja glükoosi molekulide värvainete kasutamise vahelise kauguse kontrollimine võimaldab teadlastel mõõta glükoosi taset hoolimata 1 protsendist süljest, mis ei ole vesi.

http://www.brown.edu/

Krediit: pilt viisavabalt Browni ülikoolist