Материалы портала «Научная Россия»

Графеновый биосенсор ускорит создание лекарств от ВИЧ и рака

Графеновый биосенсор ускорит создание лекарств от ВИЧ и рака
Новый сверхчувствительный безмаркерный биосенсор, созданный в МФТИ, открывает новые перспективы в медицине и фармацевтике.

Новый сверхчувствительный безмаркерный биосенсор, созданный в лаборатории нанооптики и плазмоники Московского физико-технического института (МФТИ) открывает новые возможности в медицине и фармацевтике, в том числе в борьбе со смертельными заболеваниями. Статью об этом, опубликованную в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, пересказывает новостной блог МФТИ «Импульс».

Безмаркерные биосенсоры появились относительно недавно. С помощью них можно измерять самые малые концентрации веществ (до триллионных долей грамма на мм2) и изучать их химические свойства, при этом к молекулам исследуемых веществ не нужно «цеплять» флюоресцентные или радиоактивные метки-маркеры, без которых другими методами вещество не «увидишь».

В лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ создают биосенсоры, принцип действия которых основывается на поверхностных плазмонах — электромагнитных волнах, возникающих на границе проводника и диэлектрика в результате резонансного взаимодействия между фотонами и электронами. Существующие сейчас сенсорные чипы такого типа представляют собой тонкие квадратные пластинки размером 1 см2, на которых осаждаются исследуемые вещества. Эти пластинки делаются обычно из стекла, покрытого сперва тонким слоем золота, затем — слоем тиоловых молекул либо полимера карбоксиметилированного декстрана. Под пластинкой находится лазер, который возбуждает плазмонный резонанс. Характеристики этого резонанса считывает с отраженного луча фотодетектор, именно по ним и изучаются свойства вещества.

Уровень чувствительности плазмонного биосенсора зависит от верхнего слоя его поверхности — к нему должно присоединиться как можно больше молекул исследуемого вещества, чтобы анализ был эффективным. Ученые уже давно предполагали, что графен с его большой площадью поверхности и склонностью взаимодействовать практически с любыми молекулами (а также, что немаловажно, дешевизной) будет работать лучше, чем тиолы и декстран.

Однако в МФТИ пошли еще дальше и покрыли чип биосенсора поверх золота оксидом графена. Это оказалось удачной идеей: получившийся сенсор вышел в 3 раза чувствительнее, чем на основе декстрана и в 3,7 раза — чем на чистом графене. Иными словами, такому чипу нужно в несколько раз меньше молекул, чтобы обнаружить то или иное вещество.

Есть у разработанного в МФТИ биосенсора и другие преимущества. После простой промывки щелочью он может быть использован еще несколько раз. К тому же, оксид графена дешевле и проще в производстве, чем другие упоминавшиеся варианты.

Данная разработка открывает новые большие перспективы в медицинских, биологических и фармацевтических исследованиях, где биосенсоры, собственно говоря, и применяются.

«В недалеком будущем предклинические испытания лекарств могут проводиться принципиально новым способом — чтобы точно предсказать действие препарата, достаточно будет проследить взаимодействие лекарственных препаратов с живой тканью прямо на биосенсоре. Это революция в создании новых лекарств: биосенсоры значительно повысят эффективность предклинических исследований и, возможно, в ближайшем будущем помогут победить пока еще неизлечимые заболевания», — сказал Юрий Стебунов, один из авторов исследования.

Отметим, что под смертельными болезнями в данном случае понимаются ВИЧ-инфекция, рак, гепатиты и многие другие.

Вообще, биосенсоры по праву считаются будущим медицины, и в России новые модели разрабатывают не только в МФТИ. Например, в Пермском университете сейчас создается миниатюрный детектор опасных токсинов.

безмаркерные биосенсоры графен графеновый биосенсор мфти

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий