Mokslininkai iš Brownas universitetas sukūrė naują biochip jutiklį, kuris gali selektyviai matuoti koncentracijas gliukozė panašus į kompleksinį sprendimą žmogaus seilių. Išankstinis žingsnis yra svarbus žingsnis a prietaisas tai leistų žmonėms diabetas išbandyti jų gliukozės lygius be kraujo.

Naujasis mikroschema naudoja tam tikras specifines cheminės reakcijos kartu su plazmonine interferometrija - tai priemonė, skirta aptikti cheminių junginių pasirašymą naudojant šviesą. Prietaisas yra pakankamai jautrus, kad būtų galima nustatyti gliukozės koncentracijos skirtumus, kurie yra tik keli tūkstančiai molekulių mėginyje.

READMORE ON SCIENCE DAILY 

„Mes parodėme jautrumą, kurio reikia norint išmatuoti seilėms būdingas gliukozės koncentracijas, kurios paprastai yra 100 kartus mažesnės nei kraujyje“, - teigė mokslinius tyrimus vadovavęs Browno Domenico Pacifici. „Dabar mes galime tai padaryti su itin dideliu specifiškumu, o tai reiškia, kad mes galime diferencijuoti gliukozę nuo seilių fono komponentų“. Nauji tyrimai aprašyti žurnalo „Nanophotonics“ birželio mėn. Biochip yra pagamintas iš vieno colio kvadrato kvarco gabalo, padengto plonu sidabro sluoksniu. Iš sidabro išgraviruotas tūkstančiai nanoskalės interferometrų - mažos plyšės su grioveliais kiekvienoje pusėje. Grioveliai matuoja 200 nanometrus pločio, o plyšys yra platus 100 nanometrai - apie 1,000 kartų plonesni nei žmogaus plaukai. Kai šviesa šviečia ant lusto, grioveliai sukelia laisvų elektronų bangą sidabre - paviršiaus plazmono polaritoną - skleisti link plyšio. Šios bangos trukdo šviesai, kuri eina per plyšį. Tada jautrūs detektoriai išmatuoja griovelių ir plyšių sukeliamų trukdžių modelius.
Kai skystis nusėda ant lusto, šviesa ir paviršiaus plazmoninės bangos sklinda per tą skystį, kol jos nesikiša viena į kitą. Tai keičia jutiklių paimtus trikdžių modelius, priklausomai nuo cheminės skysčio makiažo. Reguliuojant atstumą tarp griovelių ir vidurio plyšio, interferometrai gali būti kalibruojami tam, kad būtų galima nustatyti specifinių junginių ar molekulių parašą, turintį didelį jautrumą itin mažuose mėginių tūriuose. „2012“ publikuotame dokumente „Brown“ komanda parodė, kad biochip interferometrai gali būti naudojami gliukozės aptikimui vandenyje. Tačiau selektyvus gliukozės aptikimas sudėtingame tirpale, pavyzdžiui, žmogaus seilėje, buvo kitas klausimas.

„Seilė yra apie 99 procentą vandens, bet tai 1 procentas, kuris nėra vanduo, kuris kelia problemų“, - sakė „Pacifici“. „Yra fermentų, druskų ir kitų komponentų, kurie gali turėti įtakos jutiklio atsakui. Šiuo straipsniu išsprendėme mūsų jutimo schemos specifiškumo problemą. “
Jie tai padarė naudodami dažų chemiją, kad sukurtų gliukozės žymeklį. Mokslininkai pridėjo mikrofluidinius kanalus į mikroschemą, kad pristatytų du fermentus, kurie labai specifiškai reaguoja su gliukoze. Pirmasis fermentas, gliukozės oksidazė, reaguoja su gliukoze ir sudaro vandenilio peroksido molekulę. Tuomet ši molekulė reaguoja su antruoju fermentu, krienų peroksidaze, kad sukurtų molekulę, vadinamą resorufinu, kuris gali sugerti ir išskirti raudoną šviesą, taip spalva ištirpindama. Tuomet tyrėjai galėjo sureguliuoti interferometrus ieškodami raudonųjų resorufino molekulių.
„Reakcija vyksta vienu metu: viena gliukozės molekulė generuoja vieną resorufino molekulę“, - sakė „Pacifici“. „Taigi mes galime suskaičiuoti resorufino molekulių skaičių tirpale ir nustatyti, kiek gliukozės molekulių buvo iš pradžių tirpalo.“
Grupė išbandė dažų chemijos ir plazmoninės interferometrijos derinį, ieškodama gliukozės dirbtinėje seilėje, vandens mišinyje, druskose ir fermentuose, kurie yra panašūs į tikrąją žmogaus seilę. Jie nustatė, kad jie gali aptikti resorufiną realiu laiku, labai tiksliai ir specifiškai. Jie sugebėjo nustatyti 0.1 mikromolių gliukozės koncentracijos pokyčius litre - 10 kartų didesnį už jautrumą, kurį gali pasiekti tik interferometrai.
Kitas žingsnis darbe, „Pacifici“ sako, yra pradėti tikrinti metodą realioje žmogaus seilėje. Galiausiai mokslininkai tikisi, kad jie gali sukurti nedidelį savarankišką įrenginį, kuris galėtų suteikti diabetikams neinvazinį būdą stebėti jų gliukozės kiekį.
Taip pat yra ir kitų galimų programų.
„Dabar kalibruojame šį insulino prietaisą“, - sakė „Pacifici“, „tačiau iš esmės galėtume tinkamai modifikuoti šį„ plazmoninį kiuvetės “jutiklį, kad aptiktų bet kurią dominančią molekulę.“
Jis gali būti naudojamas aptikti toksiškus ore ar vandenyje arba naudoti laboratorijoje, kad stebėtų chemines reakcijas, kaip jie atsiranda jutiklio paviršiuje realiu laiku, sakė „Pacifici“.

Plazmoninis interferometras gali aptikti gliukozės molekules vandenyje. Gliukozės aptikimas sudėtingame skystyje yra sudėtingesnis. Kontroliuojant atstumą tarp griovelių ir dažų chemijos naudojimą gliukozės molekulėse, tyrėjai gali matuoti gliukozės koncentraciją, nepaisant to, kad 1 procentas yra seilės, kuris nėra vanduo.

http://www.brown.edu/

Kreditas: „Brown University“ nuotrauka