Микрокапли с лазерной активацией для обнаружения маркеров заболеваний

Исследователи из Наньянского технологического университета (Сингапур) создали крошечные капли, которые при активации лазерным светом могут обнаруживать вирусные белковые биомаркеры, указывающие на наличие определённых заболеваний.

Эти микрокапли, диаметром примерно в треть человеческого волоса, потенциально могут перемещаться с кровотоком, достигать всех частей тела и обнаруживать частицы, выделяемые клетками, — экзосомы, которые служат биомаркерами заболеваний.

Работа команды была опубликована в журнале Nano Letters в марте 2023 года.

Принцип обнаружения заболеваний

Исследователи использовали жидкий кристалл для создания микрокапель, которые затем покрыли различными антителами, реагирующими на разные белки, выделяемые вирусами. Это превратило капли в детекторы болезней.

Микрокапля служит точкой фокусировки лазерного света. Когда лазер попадает в каплю, его энергия и свет усиливаются за счёт многократных внутренних отражений. Это создаёт более сильный и легко обнаруживаемый сигнал.

Когда микрокапля встречает белок, который реагирует с одним из присоединённых антител (что указывает на наличие болезни), длина волны света, выходящего из капли, меняется.

Измеряя этот сдвиг длины волны, исследователи в лабораторных испытаниях успешно обнаружили неврологические расстройства, генетические заболевания и раковые клетки.

Ключевое преимущество: Использование лазера обеспечивает бо́льшую точность по сравнению с обычным флуоресцентным светом. Лазерный луч имеет более узкую полосу длин волн, что даёт более чёткие результаты с меньшим уровнем шума.

Гибкость и безопасность

Капли можно контролировать магнитными частицами или заставить двигаться автономно с помощью липидов и поверхностно-активных веществ. Они также биоразлагаемы и могут безопасно поглощаться организмом.

Применение в фотодинамической терапии

Микрокапли достаточно малы, чтобы перемещаться по кровотоку и связываться с экзосомами. Их можно использовать для доставки фотосенсибилизаторов (светоактивируемых препаратов) в области, где больные клетки выделяют экзосомы.

Использование лазера вместо внешнего флуоресцентного света позволяет врачам активировать препараты более точно и локально, повышая эффективность терапии.

Перспективы

Исследователи видят потенциал технологии в скрининге лекарств и создании «органов-на-чипе». В настоящее время команда работает над разработкой интегрированного биочипа для коммерциализации в области скрининга лекарств и биоанализа.