से खोजा ब्राउन विश्वविद्यालय एक नया बायोचिप सेंसर विकसित किया है जो चुनिंदा सांद्रता को माप सकता है ग्लूकोज के समान एक जटिल समाधान में मानव लार। अग्रिम एक महत्वपूर्ण कदम है युक्ति इससे लोग सक्षम होंगे मधुमेह रक्त खींचने के बिना उनके ग्लूकोज के स्तर का परीक्षण करने के लिए।

नई चिप विशिष्ट की एक श्रृंखला का उपयोग करती है रसायनिक प्रतिक्रिया प्लास्मोनिक इंटरफेरोमेट्री के साथ संयुक्त, प्रकाश का उपयोग करके यौगिकों के रासायनिक हस्ताक्षर का पता लगाने का एक साधन। यह उपकरण ग्लूकोज सांद्रता में अंतर का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील है जो कि नमूना मात्रा में सिर्फ कुछ हजार अणुओं तक होता है।

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", हमने लार में विशिष्ट ग्लूकोज सांद्रता को मापने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता का प्रदर्शन किया है, जो आमतौर पर खून की तुलना में 100 गुना कम है," ब्राउन के इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर डॉमेनिको पैसिफिक ने कहा, जिन्होंने अनुसंधान का नेतृत्व किया। "अब हम इसे बेहद उच्च विशिष्टता के साथ करने में सक्षम हैं, जिसका अर्थ है कि हम ग्लूकोज को लार के पृष्ठभूमि घटकों से अलग कर सकते हैं।" नया शोध पत्रिका नैनोपोटोनिक्स के जून अंक के कवर लेख में वर्णित है। बायोचिप चांदी की एक पतली परत के साथ लेपित क्वार्ट्ज के एक इंच वर्ग टुकड़े से बनाया गया है। चांदी में नक़्क़ाशीदार हजारों नैनोस्केल इंटरफेरोमीटर हैं - प्रत्येक तरफ एक नाली के साथ छोटे स्लिट्स। खांचे 200 नैनोमीटर चौड़े मापते हैं, और भट्ठा 100 नैनोमीटर चौड़ा है - एक मानव बाल की तुलना में 1,000 गुना पतला। जब चिप पर प्रकाश चमकता है, तो खांचे चांदी में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एक लहर का कारण बनते हैं - एक सतह प्लास्मोन ध्रुवीकरण - भट्ठा की ओर प्रचारित करने के लिए। वे तरंगें प्रकाश के साथ हस्तक्षेप करती हैं जो भट्ठा से होकर गुजरती हैं। संवेदनशील डिटेक्टर तब खांचे और स्लिट द्वारा उत्पन्न हस्तक्षेप के पैटर्न को मापते हैं।
जब चिप पर एक तरल जमा किया जाता है, तो प्रकाश और सतह समतल तरंगें उस तरल के माध्यम से फैलती हैं इससे पहले कि वे एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। यह तरल पदार्थ के रासायनिक श्रृंगार के आधार पर, डिटेक्टरों द्वारा उठाए गए हस्तक्षेप पैटर्न को बदल देता है। खांचे और केंद्र भट्ठा के बीच की दूरी को समायोजित करके, इंटरफेरोमीटर को विशिष्ट यौगिकों या अणुओं के हस्ताक्षर का पता लगाने के लिए कैलिब्रेट किया जा सकता है, जिसमें बहुत छोटे नमूना संस्करणों में उच्च संवेदनशीलता होती है। एक्सएनयूएमएक्स में प्रकाशित एक पेपर में, ब्राउन टीम ने दिखाया कि बायोचिप पर इंटरफेरोमीटर का उपयोग पानी में ग्लूकोज का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। हालांकि, मानव लार जैसे जटिल समाधान में ग्लूकोज का चयन करना एक और मामला था।

प्रशांत ने कहा, "लार 99 प्रतिशत पानी के बारे में है, लेकिन यह 1 प्रतिशत है जो पानी नहीं है जो समस्याओं को प्रस्तुत करता है।" “एंजाइम, लवण और अन्य घटक हैं जो सेंसर की प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं। इस पत्र के साथ हमने अपनी संवेदन योजना की विशिष्टता की समस्या को हल किया। ”
उन्होंने ग्लूकोज के लिए ट्रैक करने योग्य मार्कर बनाने के लिए डाई रसायन का उपयोग करके ऐसा किया। शोधकर्ताओं ने दो एंजाइमों को पेश करने के लिए चिप में माइक्रोफ्लुइडिक चैनल जोड़े, जो बहुत विशिष्ट तरीके से ग्लूकोज के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। पहला एंजाइम, ग्लूकोज ऑक्सीडेज, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अणु बनाने के लिए ग्लूकोज के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह अणु तब दूसरे एंजाइम, हॉर्सरैडिश पेरोक्सीडेज के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो रिसोर्फिन नामक एक अणु उत्पन्न करता है, जो लाल बत्ती को अवशोषित और उत्सर्जित कर सकता है, इस प्रकार समाधान को रंग देता है। शोधकर्ताओं ने लाल resorufin अणुओं को देखने के लिए इंटरफेरोमीटर को ट्यून किया।
"प्रतिक्रिया एक-से-एक फैशन में होती है: ग्लूकोज का एक अणु रेसोरुफिन का एक अणु उत्पन्न करता है," प्रशांत ने कहा। "तो हम समाधान में resorufin अणुओं की संख्या की गणना कर सकते हैं, और ग्लूकोज अणुओं की संख्या का अनुमान लगा सकते हैं जो मूल रूप से समाधान में मौजूद थे।"
टीम ने डाई रसायन और प्लास्मोनिक इंटरफेरोमेट्री के संयोजन को कृत्रिम लार में ग्लूकोज की तलाश करके, पानी, लवण और एंजाइमों का मिश्रण बनाकर देखा जो वास्तविक मानव लार जैसा दिखता है। उन्होंने पाया कि वे बड़ी सटीकता और विशिष्टता के साथ वास्तविक समय में रिसोर्फिन का पता लगा सकते हैं। वे प्रति लीटर 0.1 micromoles की ग्लूकोज एकाग्रता में परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम थे - एक्सएनयूएमएक्स संवेदनशीलता जो अकेले इंटरफेरोमीटर द्वारा प्राप्त की जा सकती है।
काम में अगला कदम, प्रशांती कहते हैं, वास्तविक मानव लार में विधि का परीक्षण शुरू करना है। अंत में, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि वे एक छोटा, स्व-निहित उपकरण विकसित कर सकते हैं जो मधुमेह रोगियों को अपने ग्लूकोज के स्तर की निगरानी के लिए एक गैर-उपयोगी तरीका दे सकता है।
अन्य संभावित अनुप्रयोग भी हैं।
"हम अब इंसुलिन के लिए इस डिवाइस को कैलिब्रेट कर रहे हैं," प्रशांती ने कहा, "लेकिन सिद्धांत रूप में हम ब्याज के किसी भी अणु का पता लगाने के लिए इस 'प्लास्मोनिक क्युवेट' सेंसर को ठीक से संशोधित कर सकते हैं।"
प्रशांती ने कहा कि इसका इस्तेमाल हवा या पानी में विषाक्त पदार्थों का पता लगाने या लैब में रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर नजर रखने के लिए किया जा सकता है।

एक प्लास्मोनिक इंटरफेरोमीटर पानी में ग्लूकोज अणुओं का पता लगा सकता है। एक जटिल द्रव में ग्लूकोज का पता लगाना अधिक चुनौतीपूर्ण है। खांचे के बीच की दूरी को नियंत्रित करने और ग्लूकोज अणुओं पर डाई केमिस्ट्री का उपयोग करने से शोधकर्ताओं को लार के 1 प्रतिशत के बावजूद ग्लूकोज के स्तर को मापने की अनुमति मिलती है जो पानी नहीं है।

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साभार: ब्राउन यूनिवर्सिटी की छवि