Реарцхерс фром brown Университи развили су нови сензор за биочип који може селективно да мери концентрације глукоза у комплексном решењу сличном људска слина. Напредак је важан корак ка а уређај који би омогућио људима дијабетес да тестира ниво глукозе без извлачења крви.

Нови чип користи низ специфичних хемијске реакције у комбинацији са плазмоничком интерферометријом, средство за детекцију хемијског потписа једињења коришћењем светлости. Уређај је довољно осетљив да детектује разлике у концентрацијама глукозе које износе само неколико хиљада молекула у узоркованој запремини.

РЕАДМОРЕ ОН СЦИЕНЦЕ ДАИЛИ 

"Показали смо осетљивост потребну за мерење концентрације глукозе типичне у пљувачки, која је типично КСНУМКС пута нижа него у крви", рекао је Доменицо Пацифици, асистент на предмету Бровн, који је водио истраживање. "Сада смо у могућности да то урадимо са изузетно високом специфичношћу, што значи да можемо разликовати глукозу од позадинских компоненти пљувачке." Ново истраживање је описано у насловном делу јунског броја часописа Нанопхотоницс. Биочип је направљен од комада кварца обложеног танким слојем сребра. У сребру су урезане на хиљаде интерфејса нанометара - ситни прорези са жлебом на свакој страни. Жљебови мјере ширину КСНУМКС нанометара, а прорез је широк КСНУМКС нанометара - око КСНУМКС пута тањи од људске косе. Када се светлост осветли на чипу, жљебови узрокују талас слободних електрона у сребру - површински плазмон поларитон - који се шири према прорезу. Ти таласи ометају светлост која пролази кроз прорез. Осјетљиви детектори затим мјере узорке сметњи које стварају жљебови и прорези.
Када се течност таложи на чипу, светлост и површински плазмонски таласи се шире кроз те течности пре него што се међусобно ометају. То мења обрасце интерференције које детектори детектују, у зависности од хемијског састава течности. Подешавањем растојања између жљебова и средишњег прореза, интерферометри се могу калибрисати да би се детектовао потпис специфичних једињења или молекула, са високом осетљивошћу у екстремно малим количинама узорка. У раду објављеном у КСНУМКС-у, Бровн тим је показао да би се интерферометри на биочипу могли користити за детекцију глукозе у води. Међутим, селективно откривање глукозе у комплексном решењу као што је људска пљувачка била је друга ствар.

"Слина је око КСНУМКС посто воде, али то је КСНУМКС проценат који није вода која представља проблеме", рекао је Пацифици. „Постоје ензими, соли и друге компоненте које могу утицати на реакцију сензора. Овим радом решили смо проблем специфичности наше сензорске шеме. ”
Они су то урадили употребом хемије за бојење да би створили маркер за праћење глукозе. Истраживачи су додали микрофлуидне канале на чип како би увели два ензима који реагују са глукозом на веома специфичан начин. Први ензим, глукоза оксидаза, реагује са глукозом да формира молекул водоник пероксида. Овај молекул затим реагује са другим ензимом, пероксидазом хрена, да би генерисао молекул који се зове ресоруфин, који може да апсорбује и емитује црвено светло, и тако боји раствор. Истраживачи су тада могли да подесе интерферометре како би тражили црвене ресоруфинске молекуле.
"Реакција се одвија на један начин: молекул глукозе генерише један молекул ресоруфина", рекао је Пацифици. "Тако можемо рачунати број ресоруфин молекула у раствору, и закључити број молекула глукозе који су првобитно били присутни у раствору."
Тим је тестирао своју комбинацију хемије боје и плазмонске интерферометрије тражећи глукозу у вештачкој слини, мешавину воде, соли и ензима који подсећа на праву људску пљувачку. Открили су да могу да открију ресоруфин у реалном времену са великом прецизношћу и специфичношћу. Они су били у стању да детектују промене у концентрацији глукозе у микромолима КСНУМКС по литру - КСНУМКС пута осетљивост која се може постићи само интерферометрима.
Следећи корак у раду, каже Пацифици, је да почне тестирање методе у стварној људској пљувачки. На крају, истраживачи се надају да могу развити мали, самостални уређај који би дијабетичарима могао дати неинвазиван начин праћења нивоа глукозе у крви.
Постоје и друге потенцијалне апликације.
"Ми сада калибришемо овај уређај за инсулин", рекао је Пацифици, "али у принципу смо могли исправно да модификујемо овај 'плазмонски кивет' сензор за детекцију било ког молекула од интереса."
Може се користити за откривање токсина у ваздуху или води или за употребу у лабораторији за праћење хемијских реакција које се догађају на површини сензора у реалном времену, каже Пацифици.

Пласмонични интерферометар може детектовати молекуле глукозе у води. Детекција глукозе у комплексној течности је изазовнија. Контролисање удаљености између жлебова и коришћење хемије боје на молекулима глукозе омогућава истраживачима да мере ниво глукозе упркос КСНУМКС проценту пљувачке која није вода.

http://www.brown.edu/

Заслуге: Слика добијена универзитетом Бровн