Dan gelenler Brown Üniversitesi konsantrasyonlarını seçici olarak ölçebilen yeni bir biyoçip sensör geliştirdi glikoz benzer karmaşık bir çözümde insan tükürüğü. İlerleme, doğru bir adımdır. cihaz Bu insanlar ile diyabet kanı almadan glukoz seviyelerini test etmek.

Yeni çip bir dizi özelden yararlanıyor kimyasal reaksiyonlar Plazmonik interferometri ile kombine edilmiş, ışık kullanan bileşiklerin kimyasal imzasını tespit etme aracı. Cihaz, örneklenen hacimde sadece birkaç bin moleküle sahip olan glikoz konsantrasyonlarındaki farklılıkları tespit edecek kadar hassastır.

BİLİM GÜNDEMİ ÜZERİNE READMORE 

Araştırmaya öncülük eden Brown'un mühendislik profesörü Domenico Pacifici, “Tükürükte tipik olarak glukoz konsantrasyonlarını ölçmek için gereken hassasiyeti gösterdik, tipik olarak kandan daha düşük 100 kat daha düşük” dedi. “Şimdi bunu son derece yüksek bir spesifiklikle yapabiliyoruz, bu da glikozu tükürüğün arka plan bileşenlerinden ayırt edebileceğimiz anlamına geliyor.” Yeni araştırma, Nanophotonics dergisinin Haziran sayısında yer alan kapak makalesinde açıklanmaktadır. Biyoçip, ince bir gümüş tabakası ile kaplanmış bir inç kare kuvars parçasından yapılmıştır. Gümüş rendelenmiş binlerce nano ölçekli interferometre - her iki tarafında bir oluk bulunan küçük yarıklar. Oluklar 200 nanometre genişliğini ölçer ve yarık 100 nanometre genişliğindedir - insan saçından 1,000 kat daha incedir. Çip üzerinde ışık parladığında, oluklar gümüşde serbest bir elektron dalgasına (yüzey plazmonu polariton) yarığa doğru yayılmasına neden olur. Bu dalgalar yarıktan geçen ışığa müdahale eder. Hassas dedektörler daha sonra oluklar ve yarıklar tarafından üretilen girişim kalıplarını ölçer.
Çipin üzerine bir sıvı biriktiğinde, ışık ve yüzey plasmon dalgaları birbirine karışmadan önce bu sıvının içinden yayılır. Bu, sıvının kimyasal yapısına bağlı olarak dedektörler tarafından yakalanan girişim desenlerini değiştirir. Yivler ve merkez yarık arasındaki mesafeyi ayarlayarak, interferometreler, son derece küçük örnek hacimlerinde yüksek hassasiyetle belirli bileşiklerin veya moleküllerin imzasını tespit etmek üzere kalibre edilebilir. 2012'te yayınlanan bir makalede, Brown ekibi biyoküt üzerindeki interferometrelerin suda glikozu tespit etmek için kullanılabileceğini gösterdi. Ancak, insan tükürüğü gibi kompleks bir çözelti içinde glikozun seçici olarak saptanması başka bir konuydu.

Pacifici, “Tükürük yüzde 99 su civarında, ancak sorun çıkaran su olmayan yüzde 1” dedi. “Sensörün yanıtını etkileyebilecek enzimler, tuzlar ve diğer bileşenler var. Bu makale ile algılama planımızın özgüllüğü sorununu çözdük. ”
Bunu, glikoz için izlenebilir bir işaretleyici oluşturmak üzere boya kimyasını kullanarak yaptılar. Araştırmacılar, glikozla çok spesifik bir şekilde reaksiyona giren iki enzimi tanıtmak için çiplere mikroakışkan kanallar eklediler. Birinci enzim olan glikoz oksidaz, hidrojen peroksit molekülü oluşturmak için glikoz ile reaksiyona girer. Bu molekül daha sonra kırmızı ışık emebilen ve yayabilen ve böylece solüsyonu renklendiren resorufin adı verilen bir molekülü oluşturmak için ikinci enzim olan horseradish peroksidaz ile reaksiyona girer. Araştırmacılar daha sonra kırmızı resorufin moleküllerini aramak için interferometreleri ayarlayabilirler.
Pacifici, “Tepki bire bir şekilde gerçekleşiyor: Bir glikoz molekülü bir tek resorufin molekülü oluşturuyor” dedi. “Böylece, çözeltideki rezorufin moleküllerinin sayısını sayabiliriz ve başlangıçta çözeltide bulunan glikoz moleküllerinin sayısını çıkarabiliriz.”
Ekip, gerçek insan tükürüğüne benzeyen yapay tükürükte glikoz, su, tuz ve enzimler karışımı arayarak boya kimyası ve plazmonik interferometri kombinasyonunu test etti. Resorufini gerçek zamanlı olarak büyük bir doğruluk ve özgüllükle tespit edebildiklerini buldular. Litre başına 0.1 mikromolün glikoz konsantrasyonundaki değişiklikleri tespit edebildiler - 10, yalnızca interferometreler tarafından elde edilebilecek hassasiyetin katları.
Çalışmanın bir sonraki adımı, Pacifici, yöntemi gerçek insan tükürüğünde test etmeye başlamak olduğunu söylüyor. Son olarak, araştırmacılar, diyabet hastalarına glikoz seviyelerini izlemek için noninvaziv bir yol sağlayabilecek küçük, bağımsız bir cihaz geliştirebileceklerini umuyorlar.
Başka potansiyel uygulamalar da var.
Pacifici, “Şimdi bu cihazı insülin için kalibre ediyoruz” dedi. “Prensip olarak, bu“ plazmonik küvet ”sensörünü ilgilenen herhangi bir molekülün tespit edilmesi için uygun şekilde değiştirebiliriz.”
Pacifici, hava veya sudaki toksinleri tespit etmek için veya laboratuvarda gerçek zamanlı olarak sensör yüzeyinde meydana gelen kimyasal reaksiyonları izlemek için kullanılabilir.

Plasmonik bir interferometre sudaki glikoz moleküllerini tespit edebilir. Glikozun karmaşık bir sıvı içinde saptanması daha zordur. Oluklar arasındaki mesafeyi kontrol etmek ve glikoz molekülleri üzerindeki boya kimyasalı kullanmak, araştırmacıların, su olmayan tükürüğün 1 yüzdesine rağmen glikoz seviyelerini ölçmelerini sağlar.

http://www.brown.edu/

Kredi: Brown Üniversitesi'nin izniyle