بازرسان از دانشگاه براون یک سنسور جدید Biochip ایجاد کرده است که می تواند غلظت های مختلف را اندازه گیری کند گلوکز در یک راه حل پیچیده مشابه با بزاق انسان. پیشرفت یک گام مهم به سوی یک است دستگاه که مردم را قادر می سازد دیابت برای آزمایش سطوح گلوکز خود را بدون رسیدن خون.

تراشه جدید از یک مجموعه خاص استفاده می کند واکنش های شیمیایی همراه با تداخل سنجی پلاسمونی، وسیله ای برای شناسایی امضاهای شیمیایی ترکیبات با استفاده از نور. این دستگاه به اندازه کافی حساس است تا بتواند تفاوت های غلظت گلوکز را که فقط در چند هزار مولکول در حجم نمونه اندازه گیری می شود شناسایی کند.

خواندن روزانه علوم 

Domenico Pacifici، استادیار مهندسی در براون، که این پژوهش را هدایت کرد، گفت: "ما حساسیت مورد نیاز برای اندازه گیری غلظت های گلوکز معمولی در بزاق نشان داده شده است، که معمولا 100 بار کمتر از خون است." "اکنون ما می توانیم این کار را با ویژگی های بسیار بالا انجام دهیم، به این معنی که ما می توانیم گلوکز را از مولفه های پسزمینه بزاق جدا کنیم." تحقیق جدید در مقاله پوشش مقاله ژورنال مجله نانوفوتونیک به چاپ رسیده است. زیست چیپ از یک قطعه مربع کوارتز با یک لایه نازک نقره ساخته شده است. در نقره ای که در نقره دیده می شود، هزاران تداخلسنج nanoscale - شکاف های کوچک با شیار در هر طرف است. شیارها 200 اندازه نانومتری را اندازه می گذارند، و شکاف 100 نانومتر پهن است - حدود 1,000 بار نازک تر از موی انسان است. هنگامی که نور بر روی تراشه روشن می شود، شیارها موجی از الکترون های آزاد را در نقره - پلاریون پلونزون سطح - موجب می شود تا به سمت شکاف حرکت کند. این امواج با نور که از طریق شکاف عبور می کند، دخالت می کند. آشکارسازهای حساس و سپس الگوهای دخالت تولید شده توسط شیارها و شکاف ها را اندازه گیری می کنند.
هنگامی که یک مایع بر روی تراشه قرار می گیرد، موج های نور و سطح پلاسما به وسیله آن مایع پخش می شوند تا قبل از اینکه با یکدیگر اختلال ایجاد کنند. این تغییر الگوهای تداخل را که توسط آشکارسازها برداشت شده است، بسته به ساختار شیمیایی مایع. با تنظیم فاصله بین شیارها و شکاف مرکز، interferometers را می توان برای تشخیص امضا ترکیبات خاص و یا مولکول، با حساسیت بالا در حجم نمونه بسیار کم است. در مقاله منتشر شده در 2012، تیم براون نشان داد که interferometers در biochip می تواند برای تشخیص گلوکز در آب استفاده شود. با این وجود، انتخاب گلوکز در یک محلول پیچیده مثل بزاق انسانی، موضوع دیگری بود.

"بزاق در مورد 99 درصد آب است، اما این درصد 1 است که آب نیست که مشکلات را ارائه می دهد،" Pacifici گفت. "آنزیم ها، نمک ها و اجزای دیگر وجود دارد که ممکن است بر پاسخ حسگر تأثیر بگذارد. با استفاده از این مقاله، ما مسئله خاصیت طرح سنجش ما را حل کردیم. "
آنها این کار را با استفاده از رنگ شیمی برای ایجاد نشانگر قابل تنظیم برای گلوکز انجام دادند. محققان کانال های میکرو فلوئید را به تراشه افزودند تا دو آنزیم را که به روش بسیار واکنشی با گلوکز معرفی می کنند معرفی کنند. اولین آنزیم گلوکز اکسیداز با یک گلوکز واکنش می دهد تا یک مولکول پراکسید هیدروژن ایجاد کند. این مولکول سپس با آنزیم دوم، پراکسیداز هوررادیش واکنش می دهد تا یک مولکول به نام رزوروفین تولید کند که می تواند نور قرمز را جذب و منتشر کند، بنابراین رنگ محلول را رنگ می کند. سپس محققان می توانند interferometers را تنظیم کنند تا مولکول های رزوروفین قرمز را جستجو کنند.
"واکنش اتفاق می افتد به صورت یک به یک: یک مولکول از گلوکز تولید یک مولکول resorufin،" Pacifici گفت. "بنابراین ما می توانیم تعداد مولکول های رزوریوفین را در محلول شمارش کنیم و تعداد مولکول های گلوکز را که در محلول موجود بودند، به دست آوریم."
این گروه ترکیبی از شیمی درمانی رنگی و اینترفرومتری پلاسمونی را با دنبال کردن گلوکز در بزاق مصنوعی، مخلوطی از آب، نمک و آنزیم هایی شبیه به بزاق واقعی انسان، آزمایش کرد. آنها دریافتند که میتوانند رزوروفین را در زمان واقعی با دقت و ویژگی خاصی تشخیص دهند. آنها توانستند تغییرات در غلظت گلوکز MIC / MNMXL را در هر لیتر تشخیص دهند - 0.1 برابر حساسیت است که تنها توسط interferometers به ​​دست می آید.
گام بعدی در کار، Pacifici می گوید، شروع به آزمایش این روش در بزاق واقعی انسان است. در نهایت، محققان امیدوارند که بتوانند یک دستگاه کوچک و خودمختار تولید کنند که می تواند به افراد دیابتی روش غیرمخرب برای نظارت بر میزان گلوکز خود بدهد.
دیگر برنامه های بالقوه وجود دارد.
"ما اکنون کالیبراسیون این دستگاه را برای انسولین،" Pacifici گفت، "اما در اصل ما می توانیم به درستی این سنسور" پلوئنون کوته "برای تشخیص هر مولکول مورد علاقه تغییر دهید."
Pacifici گفت: این می تواند مورد استفاده برای تشخیص سموم در هوا و یا آب و یا استفاده می شود در آزمایشگاه برای نظارت بر واکنش های شیمیایی به عنوان آنها در سطح سنسور در زمان واقعی رخ می دهد.

تداخل سنجی پلاسمونیک می تواند مولکول های گلوکز را در آب تشخیص دهد. تشخیص گلوکز در یک مایع پیچیده چالش برانگیز است. کنترل فاصله بین شیارها و استفاده از رنگ شیمی در مولکول های گلوکز به محققان اجازه می دهد تا اندازه گلوکز را با وجود درصد 1 از بزاق که آب نیست اندازه گیری کند.

http://www.brown.edu/

اعتبار: حسن نیت ارائه میدهد از دانشگاه براون