Усиление сигналов флуоресцентных сенсоров с помощью наноинженерии

Инженеры MIT разработали новый фотонный метод, позволяющий значительно усилить сигнал флуоресцентных сенсоров, используемых для визуализации молекул. Это преодолевает ключевое ограничение: потерю сигнала при имплантации глубоко в ткани из-за мешающей автофлуоресценции тканей.

Суть технологии

Метод, названный wavelength-induced frequency filtering (WIFF), использует три лазера для создания лазерного луча с осциллирующей длиной волны. При облучении сенсора таким лучом частота испускаемой им флуоресценции удваивается. Это позволяет легко отличить сигнал сенсора от фоновой автофлуоресценции тканей.

Результат: Сигнал можно детектировать на глубине до 5.5 см в ткани (например, в мозге животного через череп). Соотношение сигнал/шум увеличивается более чем в 50 раз.

Возможные применения

• Мониторинг химиотерапии: Демонстрация на примере глиобластомы. Сенсор, имплантированный рядом с опухолью, может детектировать метаболит AIC препарата темозоломида (TMZ), позволяя оценить его доставку и эффективность in situ.
• Универсальность: Технология работает на любой длине волны и применима к любым флуоресцентным сенсорам (квантовые точки, углеродные нанотрубки, флуоресцентные белки). Метод уже показал работу с сенсорами на углеродных нанотрубках для детекции перекиси водорода, рибофлавина и аскорбиновой кислоты.

Перспективы

Исследователи работают над созданием биологически рассасываемых сенсоров, чтобы избежать необходимости хирургического удаления. В будущем осциллирующий луч планируют создавать с помощью одного перестраиваемого лазера, что упростит и удешевит технологию.

Цитата: "Если у вас есть флуоресцентный сенсор для исследований в культуре клеток или тонких слоях ткани, эта технология позволяет перенести все эти флуоресцентные красители и зонды в толщу ткани", — говорит Володимир Коман, соавтор исследования.

Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.