Нанотехнологический биочип для сверхчувствительного обнаружения болезней
Исследователи из Нью-Джерсийского технологического института (NJIT) разработали электрохимический биосенсор, способный обнаруживать минимальные концентрации биомаркеров болезней в крови. Устройство призвано решить проблему ранней диагностики рака и других заболеваний, которые долго развиваются бессимптомно.
Принцип работы устройства
Биочип представляет собой микрофлюидный канал, через который проходит небольшой образец крови. В канале происходит автоматическое отделение плазмы, несущей биомаркеры, от цельной крови для повышения точности анализа. Плазма контактирует с сенсорной платформой, покрытой биологическими агентами, которые связываются с целевыми биомаркерами. Это связывание замыкает наноэлектрическую цепь и генерирует сигнал.
Ключевое усовершенствование — использование золотых наночастиц для усиления сигнала сенсора, что описано в публикации в журнале Nano Convergence.
Технические преимущества
- Сверхвысокая чувствительность: Устройство обнаруживает биомолекулы в фемтомолярных концентрациях (10^-15 М), что на три порядка чувствительнее существующих технологий.
- Быстрота и автономность: Анализ образца крови занимает менее двух минут и не требует внешнего оборудования.
- Минимум образца: Для теста достаточно капли крови из пальца.
Текущее развитие и применение
Разработчики — ассистент-профессор Ион Су Ли и недавний выпускник докторантуры Бхарат Бабу Нунна — сотрудничают с онкологами из Weill Cornell Medicine и Hackensack Medical Center. Устройство может предоставлять как качественный (наличие рака), так и количественный (степень тяжести) результат по раковым антигенам.
Нунна, ныне постдок в Гарвардской медицинской школе, применяет свой опыт в микрофлюидике для создания «органов-на-чипе». Эта работа позволяет тестировать эффективность и токсичность лекарств на 3D-биопечатных органоидах, не подвергая риску пациентов.
Коммерциализация и признание
Технология защищена тремя патентами, еще шесть находятся на рассмотрении в Ведомстве по патентам и товарным знакам США (USPTO). Для её коммерциализации создан стартап Abonics, Inc.. Разработка получила финансирование от:
Программы I-Corps Национального научного фонда (NSF)
Фонда здравоохранения Нью-Джерси (NJHF)
В 2017 году технология получила две награды:
- «Лучший дизайн в инновациях здравоохранения» на конференции Общества инженерии в медицине и биологии в штаб-квартире Национальных институтов здоровья (NIH).
- Национальную инновационную премию на конференции TechConnect World Innovation Conference and Expo.
Цель исследователей — создать универсальную диагностическую платформу для выявления нескольких заболеваний по одной капле крови, которая могла бы использоваться непосредственно в кабинете врача.