Чтобы определить концентрацию и вид патогенов в образце, нужно отделить их от других веществ и сконцентрировать. После этого можно будет обнаружить отдельные бактериальные клетки или другие частицы с гораздо большей достоверностью. Ученые и инженеры НОЦ «Функциональные микро/наносистемы» совместно с ИБХФ РАН разработали и протестировали устройство для автоматического разделения бактерий и вирусов в анализах.
Устройство это микрофлюидный чип — блок размерами меньше спичечного коробка, в котором организована сложная сеть микроканалов, вытравленных или отлитых в материале подложки. Чип с шестью интегрированными мембранными клапанами выполнен из трех слоев биосовместимого и эластичного полимера. В качестве подложки использовали стекло.
«Наш чип спроектирован по типу слоеного пирога, причем каждый слой выполняет свою задачу. Нижний предназначен для линий управления клапанами, средний состоит из тонкой эластичной мембраны — подвижного рабочего элемента клапанов, а в верхнем расположены микрофлюидные каналы с субмикронной шероховатостью для проведения операций с жидкими биологическими пробами. Для эффективного разделения патогенов мы использовали фильтрацию через поры размером не более 0,45 мкм, что в комплексе обеспечило повторяемость и скорость сепарации», - отметил аспирант НОЦ ФМН Виталий Рыжков.
Устройство отделяет друг от друга вирусы и бактерии, концентрирует их в количестве, которое необходимо для исследований. Чтобы использовать прибор не надо быть специалистом— достаточно взять несколько миллилитров, например воды из реки, и отвезти устройство в лабораторию. Многоразовый прибор в конце каждого цикла работы возвращает систему в первоначальное состояние.
Разработчики говорят, что метод не имеет аналогов. Одно из основных новшеств – это цикличная фильтрация отдельных порций пробы в автоматизированном режиме. По результатам эксперимента на чипе был выделен 81% бактерий. Это результат мирового уровня, получить данные для пробы объемом до нескольких миллилитров можно всего за несколько минут.
По плану авторов разработки технология ляжет в основу портативных лабораторий на чипе для выявления широкого круга заболеваний на ранних стадиях, включая COVID-19, ротавирусы, энцефалит, бактериальные суперинфекции.
Фото: Известия / Александр Полегенько
