Эффект бабочки в нанотехнологичной медицинской диагностике

Металлические наночастицы, которые переливаются на свету, подобно чешуйкам на крыле бабочки, станут компонентами, меняющими цвет, в революционном новом подходе к диагностике у постели больного. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в International Journal of Design Engineering.

Томас Шалькхаммер и его коллеги из Attophotonics Biosciences GmbH (Австрия) совместно с Роландом Палковицем из Университета прикладных наук в Винер-Нойштадте разрабатывают микрофлюидное цветовое устройство на основе наночастиц для медицинской диагностики. Команда продемонстрировала работоспособность принципа на примере обнаружения интерлейкина-6 — важного маркера острого сепсиса.

Исследователи отмечают, что диагностика у постели больного сегодня является важной частью здравоохранения, так как обеспечивает своевременную информацию для медперсонала, безопасность переливания крови, а также данные для экстренного и долгосрочного общественного здравоохранения. Различные исследования, включая Фонд Билла и Мелинды Гейтс и Национальные институты здравоохранения (NIH), неоднократно подчеркивали важность такой диагностики. Поэтому ученые по всему миру ищут решения и технологии для создания простых, портативных и эффективных диагностических устройств.

Австрийская команда разработала новый иммуноанализ с использованием золотых или палладиевых наночастиц. Они захватываются иммунореактивными белками и располагаются в виде тонкого слоя в несколько нанометров над светоотражающей поверхностью. Наночастицы и зеркало образуют интерференционную систему, цвет которой можно настраивать по всему видимому спектру. Микрофлюидная система («лаборатория-на-чипе») принимает образец. Если целевая биомолекула (маркер болезни) присутствует, она присоединится к модифицированным наночастицам и вызовет видимое изменение цвета.

Добавление коллоидного раствора серебра усиливает эффект, делая металлический цветовой сдвиг ещё более заметным. Тесты можно провести в клинике всего за 2–3 минуты, что позволяет избежать лабораторных задержек и времени инкубации образцов. Команда сообщает, что тесты обладают высокой точностью и чувствительностью — всего до половины миллионной доли миллиграмма (500 пикограмм) на миллилитр образца. Наночастичный тест работает даже с мутными образцами.