В Московском физико-техническом институте разработан принципиально новый сенсор, который по своим параметрам в несколько раз превосходит всех своих предшественников, а именно по чувствительности к ничтожно малым концентрациям различных веществ. Предполагается, что обладая инновационными параметрами , устройство позволит резко ускорить разработку новых лекарств, при этом тестировать их работу можно будет проводить вне живого организма.
До недавнего времени поиск действительно малых концентраций биоактивных веществ был очень сложным занятием для разработчиков. В большинстве случаев для работы стандартных биосенсоров к молекулам веществ-образцов ''цепляли'' флюоресцентные или радиоактивные метки-маркеры, без которых искомое вещество оставалось ''невидимым''. Для ученых это был крайне трудоемкий процесс, именно из-за этого несколько лет назад начали применять так называемый безмаркерный тип сенсоров.
Безмаркерные сенсоры работают по одинаковому принципу: на поверхность сенсора наносят небольшое количество вещества-образца, которое затем подсвечивают с помощью компактного лазера. При этом на поверхности сенсора – как правило, стеклянной, с покрытием из золота – возникают плазмоны. Так называются квазичастицы, возникающие из-за резонансного взаимодействия между фотонами (от лазера) и электронами (присутствующими в золоте). Поскольку плазмоны – продукт резонанса, малейшие следы чужого вещества на поверхности, покрытой золотом, будут ''сбивать'' этот резонанс, резко меняя картину перемещения плазмона по поверхности. Сходным образом, даже тонкий слой пыли на металлической поверхности подавляет так называемый металлический блеск – ту разновидность плазмонов, с которой люди чаще всего сталкиваются в повседневной жизни.
Чувствительность биосенсоров зависит от того, сколько именно молекул вещества-образца сможет прикрепиться к такой пластине. Ранее считалось, что перспективнее всего в этом отношении графен, двумерный материал с огромной относительной площадью поверхности.
Именно на этот материал обратила свое внимание группа молодых ученых из МФТИ под руководством Юрия Стебунова. На поверхность стекла, покрытого слоем золота в 35 нанометров толщиной, они напылили хлопья оксида графена, а затем покрыли всю получившуюся плоскость стрептавидином, белком, послужившим ловушкой для молекул вещества-образца.
Затем Стебунов с коллегами измерил, насколько поверхность их сенсора чувствительнее конкурентов. Как оказалось, сенсоры, покрытые полимером декстраном, выявляют вещество-образец, лишь получив втрое больше его молекул, чем требуется сенсору на оксиде графена. И даже чисто графеновый аналог потребовал в 3,7 раза большее количество молекул вещества-образца .
Как отметил Стебунов, новое устройство не просто в несколько раз чувствительнее всех существующих на сегодня аналогов, но и существенно дешевле их. Предполагается, что в серии оно будет стоить не более 10 долларов – ведь оксид графена получить намного проще, чем сам графен. А благодаря высокой чувствительности сенсор сможет в реальном времени фиксировать воздействия биоактивных молекул на клетки организма, помещенные на поверхность стеклянной пластины сенсора. Сегодня фармацевты вынуждены накачивать испытываемым лекарством сразу весь организм, и если новинка действительно позволит вместо этого взять несколько клеток и проследить за их реакцией на лекарство прямо на биосенсоре, это резко ускорит создание и доводку новых лекарственных препаратов.
Источник: "Агентство по инновациям и развитию", http://www.innoros.ru
