당뇨병 : 바이오칩은 사람의 타액에 의해 포도당을 측정합니다.
Rearchers 출신 브라운 대학 (Brown University) 농도를 선택적으로 측정 할 수있는 새로운 바이오칩 센서를 개발했다. 포도당 다음과 유사한 복잡한 솔루션 인간의 타액. 진일보는 장치 그것은 사람들이 당뇨병 혈액을 채취하지 않고 포도당 수치를 검사합니다.
새로운 칩은 일련의 특정 화학 반응 플라즈몬 간섭계와 결합 된, 빛을 사용하는 화합물의 화학적 표지를 검출하는 수단. 이 디바이스는 샘플 볼륨에서 수천 분자에 불과한 글루코스 농도의 차이를 감지 할만큼 충분히 민감합니다.
연구를 주도한 Brown의 공학부 조교수 Domenico Pacifici는 "우리는 타액에서 전형적인 포도당 농도를 측정하는 데 필요한 민감도를 입증했으며, 이는 일반적으로 혈액보다 100 배 더 낮습니다. "이제 우리는 매우 높은 특이성을 가지고이를 수행 할 수 있습니다. 즉, 포도당을 타액의 배경 성분과 구분할 수 있습니다." 새로운 연구는 저널 Nanophotonics의 6 월 호 표지 기사에 설명되어 있습니다. 바이오칩은 얇은 은층으로 코팅 된 1 인치 크기의 석영으로 제작되었습니다. 은으로 에칭 된 수천 개의 나노 스케일 간섭계 - 각면에 홈이있는 작은 슬릿. 홈은 200 나노 미터 넓이를 측정하며, 슬릿은 100 나노 미터 넓이입니다 - 인간의 머리카락보다 1,000 배 더 얇습니다. 칩에 빛이 비치면 그루브는 표면 플라즈몬 극성 인은에있는 자유 전자의 파동을 슬릿을 향해 전파시킵니다. 그 파도는 슬릿을 통과하는 빛을 방해합니다. 민감한 감지기는 홈과 슬릿에 의해 생성 된 간섭 패턴을 측정합니다.
액체가 칩 상에 침착 될 때, 광 및 표면 플라즈몬 파는 서로 간섭하기 전에 그 액체를 통해 전파된다. 이는 액체의 화학적 구성에 따라 탐지기에 의해 수집 된 간섭 패턴을 변경합니다. 그루브와 중심 슬릿 사이의 거리를 조정함으로써, 간섭계는 매우 작은 샘플 부피에서 높은 감도로 특정 화합물 또는 분자의 특성을 검출하도록 보정 될 수 있습니다. Brown 팀은 2012에 게재 된 논문에서 바이오칩의 간섭계를 사용하여 물에서 포도당을 검출 할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 인간 타액과 같은 복잡한 용액에서 포도당을 선택적으로 검출하는 것은 또 다른 문제였습니다.
"타액은 99 퍼센트의 물에 관한 것이지만 문제를 나타내는 물이 아닌 1 퍼센트"라고 Pacifici는 말했다. "센서의 반응에 영향을 줄 수있는 효소, 염 및 기타 구성 요소가 있습니다. 이 논문을 통해 우리는 감지 체계의 특수성 문제를 해결했습니다. "
그들은 포도당에 대한 추적 가능한 마커를 만들기 위해 염료 화학을 사용하여 그렇게했습니다. 연구진은 매우 특정한 방식으로 포도당과 반응하는 두 가지 효소를 도입하기 위해 미세 유체 채널을 칩에 추가했다. 첫 번째 효소 인 포도당 산화 효소는 포도당과 반응하여 과산화수소 분자를 형성합니다. 그런 다음이 분자는 두 번째 효소 인 양 고추 냉이 퍼 옥시 다제와 반응하여 적색 빛을 흡수하여 방출 할 수있는 레 소르 휜 (resorufin)이라는 분자를 생성하여 용액을 착색합니다. 연구진은 간섭계를 조정하여 적색 레조 르펜 분자를 찾았다.
"반응은 일대일 방식으로 발생합니다 : 포도당의 분자는 레조 르핀의 한 분자를 생성합니다."라고 Pacifici가 말했다. "따라서 우리는 용액 내의 레조 루핀 분자의 수를 세고 용액에 원래 존재했던 포도당 분자의 수를 추측 할 수 있습니다."
연구팀은 실제 인간 타액과 유사한 물, 소금 및 효소의 혼합물 인 인공 타액에서 포도당을 찾아 염료 화학과 플라즈몬 간섭계의 조합을 테스트했다. 그들은 정확한 정확성과 특이성으로 실시간으로 레 소르 핀을 검출 할 수 있음을 발견했습니다. 그들은 리터당 0.1 마이크로 몰의 포도당 농도 변화를 감지 할 수있었습니다. 10는 간섭계만으로 달성 할 수있는 감도를 곱한 것입니다.
Pacifici는 작업의 다음 단계로 실제 인간 타액에서이 방법을 테스트하기 시작한다고합니다. 궁극적으로, 연구자들은 당뇨병 환자에게 포도당 수치를 모니터링 할 수있는 비 침습적 인 방법을 제공 할 수있는 소형의 자체 장치를 개발할 수 있기를 희망합니다.
다른 잠재적 인 응용 프로그램도 있습니다.
"우리는 지금이 장치를 인슐린 용으로 교정하고있다"면서 "원칙적으로 우리는이 '플라즈몬 큐벳 (plasmonic cuvette)'센서를 적절히 변형시켜 관심있는 분자를 검출 할 수있다"고 말했다.
그것은 실시간으로 센서 표면에서 발생하는 화학 반응을 모니터링하기 위해 공기 또는 물 속의 독소를 탐지하거나 실험실에서 사용되는 것으로 사용될 수 있다고 Pacifici는 전했다.
플라즈몬 간섭계는 물에서 포도당 분자를 검출 할 수 있습니다. 복잡한 유체에서 포도당을 검출하는 것이 더 어렵습니다. 그루브 사이의 거리를 제어하고 글루코오스 분자에 염료 화학을 사용하면 연구자는 물이 아닌 타액의 1 퍼센트에도 불구하고 포도당 수치를 측정 할 수 있습니다.
http://www.brown.edu/
제공 : Brown University의 이미지 제공