Обнаружение рака с помощью кремниевых наночастиц
Фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α) — общепризнанный биомаркер рака, но его крайне низкая концентрация в крови делает точное обнаружение и измерение сложной технологической задачей.
Используя кремниевые наночастицы, помеченные молекулой гуанина, исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории создали простой и недорогой электрохимический метод, который обнаруживает TNF-α на клинически значимых уровнях. Этот анализ также подходит для миниатюризации, что позволяет легко интегрировать его в системы на основе микрофлюидики.
Как сообщается в журнале Analytical Chemistry, группа под руководством Юэхе Линя, Ph.D., загрузила молекулы гуанина на поверхность кремниевых нанобусин, которые также содержали химический «якорь» — авидин. К антителу, связывающему белок TNF-α, присоединили биотин, который с исключительной силой связывается с авидином. Второе антитело, связывающееся с другой частью белка TNF-α, присоединили к углеродному электроду, выполняющему роль электрохимического сенсора.
Принцип работы анализа:
- При наличии TNF-α в растворе он связывается с антителом на электроде.
- Добавление второго антитела образует «сэндвич» вокруг молекулы TNF-α.
- Добавление меченых кремниевых наночастиц приводит к их связыванию с этим «сэндвичем».
- Добавление молекулы, реагирующей с гуанинами на наночастице, генерирует электрический ток, регистрируемый электродом.
Сила тока, поступающего на электрод, пропорциональна количеству TNF-α, связанного с первым антителом. Эксперименты показали, что предел обнаружения устройства составляет примерно 2 пикомоляр, что хорошо соответствует диапазону для детекции физиологических уровней TNF-α.
Исследование подробно описано в статье «Sensitive immunoassay of a biomarker tumor necrosis factor-α based on poly(guanine)-functionalized silica nanoparticle label», опубликованной онлайн перед печатной публикацией.