21 фев 2023 131

Универсальный нанофотонный сенсор для анализа крови создали в России

Исследователи из России разработали новый тип фотонных биочипов, которые можно использовать для создания многофункциональных сенсоров для анализа крови. Они пригодны, в том числе для поисков различных молекул-биомаркеров болезней, сообщили пресс-служба НИУ ВШЭ.

Чип соразмерен с пятирублёвой монетой. Но при этом на его поверхности можно создать десятки чувствительных устройств, подвести к ним микрофлюидные каналы, модернизировать поверхность каждого из сенсоров и создать прототип «лаборатории на чипе»

— Григорий Гольцман, профессор Московского института электроники и математики НИУ ВШЭ.

Биочипы используют в научных исследованиях и при медицинской диагностике. Они представляют собой кремниевые пластинки, покрытые микроканалами и специализированными устройствами, которые способны улавливать присутствие определённых типов молекул в жидкостях.

Профессор Григорий Гольцман и его коллеги разработали новый тип биочипов, который значительно превосходит аналоги по уровню специфичности и корректности определения. Учёным удалось улучшить этот параметр благодаря разработанному ими подходу, который позволяет покрывать микроканалы плёнкой, избирательно взаимодействующий с биомаркерами болезней.

Как объясняют исследователи, взаимодействие между покрытием микроканалов и молекулами из образцов биожидкостей ведёт к тому, что преломляющая способность и некоторые другие оптические характеристики чипа меняются. Это позволяет выявлять следы присутствия даже небольших количеств биомаркеров болезней с очень высоким уровнем точности.

Исследователи разработали методику нанесения покрытий, позволяющую использовать биочипы для отслеживания качества нанесения слоёв этих молекул, «вылавливающих» биомаркеры. Для проверки метода профессор Гольцман с коллегами создали прототип сенсора, который использует белок альбумин и дубильную кислоту для вылавливания из образцов крови определённых типов внеклеточных везикул, то есть пузырьков с биомолекулами.

В ближайшее время исследователи планируют разработать новое поколение подобных чипов, в которые встроят множество слоёв для распознавания нескольких биомаркеров болезней. Улучшение позволит превратить подобное устройство в полноценную «лабораторию на чипе».

Одновременная работа всех сенсоров на приборе после модификации поверхности каждого из каналов позволит анализировать 3–5 микролитров крови на наличие маркеров и поставить предварительный диагноз пациенту

— Алексей Кузин, аспирант «Сколтеха».