Тест-полоски для выявления рака улучшили с помощью наночастиц
Самые известные диагностические тест-полоски — домашние тесты на беременность. Они выявляют биомаркер ХГЧ (хорионический гонадотропин человека), концентрация которого в моче стабильно растет. При его наличии на полоске появляется цветная линия благодаря антителам.
Однако концентрация ХГЧ в моче намного выше, чем концентрация онкологических биомаркеров в крови. Основная проблема существующих тест-полосок для выявления рака, инфекций или проблем с сердцем — низкая чувствительность. При клинически значимых концентрациях цветная линия на бумаге слишком слаба, чтобы ее можно было легко увидеть невооруженным глазом.
Решить эту проблему могут наночастицы с новым покрытием. Исследование под руководством Сяоху Ся, доцента химии Мичиганского технологического университета, показало, что это незначительно повлияет на стоимость существующих тест-полосок. Работа опубликована в Nano Letters.
Золотые наночастицы десятилетиями используются в in vitro диагностике для ускорения и упрощения медицинских решений. Новизна исследования Ся — в добавлении двойной функции наночастицам путем покрытия каждой сферы ультратонким слоем платины.
Это позволяет:
- Невооруженному глазу легче заметить изменения на тест-полоске.
- Повысить точность и получить количественные результаты при экстремально низких концентрациях биомаркеров (измеряемых в пикограммах на миллилитр).
В исследовании фокус был на простат-специфическом антигене (PSA), обнаруживая его в триллионных долях грамма в капле крови.
«Нам нужна очень высокая чувствительность детекции, — объясняет Ся. — Платина — отличный катализатор, и даже небольшое ее количество значительно усиливает химическую реакцию, которая вызывает появление полосы на тест-полоске. Золотые наночастицы имеют отчетливый красный цвет, и если платиновый слой ультратонкий, красный цвет будет просвечивать».
Команда пошла дальше, создав два режима детекции PSA:
- Режим низкой чувствительности: цвет создается ядрами золотых наночастиц.
- Режим высокой чувствительности: цвет усиливается за счет каталитической активности платиновой оболочки.
Режим высокой чувствительности значительно улучшает видимость полосы, в то время как режим низкой чувствительности сопоставим с коммерчески доступными тест-полосками.
По оценкам Ся, добавление тонкого слоя платины незначительно увеличит стоимость существующих на рынке тест-полосок на основе золотых наночастиц. Кроме того, эта конструкция совместима с обнаружением других онкологических биомаркеров.
«Ключевой компонент тест-полоски — антитела, уникальные для каждого биомаркера рака, и они коммерчески доступны, — говорит он. — Мы можем легко заменить антитело, так что это универсальная платформа для детекции».
Следующие шаги — проверка технологии для других онкомаркеров и эксперименты с применением для инфекционных заболеваний.
«Преимущество этой технологии — простота, — заключает Ся. — Устройства для самостоятельного использования означают, что люди могут купить их и провести диагностику сами. В клинике это дешевый и быстрый метод, который также улучшает диагностику и, следовательно, лечение».
Добавление нового «платинового блеска» к классическим золотым наночастицам поможет вывести усовершенствованную технологию тест-полосок из лабораторий в клиники и дома.