Серебряные нанокубы упрощают считывание результатов диагностики у постели больного
Инженеры Университета Дьюка показали, что наноразмерные серебряные кубы могут сделать диагностические тесты, основанные на флуоресценции, более чем в 150 раз ярче, упрощая их считывание. В сочетании с новой платформой для диагностики у постели больного, уже способной обнаруживать следовые количества вирусов и других биомаркеров, этот подход может сделать такие тесты значительно дешевле и доступнее.
Результаты опубликованы 6 мая в журнале Nano Letters.
Плазмоника — это научная область, которая улавливает энергию в петле обратной связи, называемой плазмоном, на поверхности серебряных нанокубов. Когда флуоресцентные молекулы помещаются между таким нанокубом и металлической поверхностью, взаимодействие их электромагнитных полей заставляет молекулы излучать свет гораздо интенсивнее.
Исследователи из лаборатории Ашутoша Чилкоти работают над автономным диагностическим тестом D4 Assay, который может выявлять следовые количества специфических биомаркеров в биологических жидкостях, таких как кровь. Однако, поскольку тесты полагаются на флуоресцентные метки, обнаружение слабого свечения едва положительного теста требует дорогого и громоздкого оборудования.
Как работает платформа D4 Assay:
- Тонкая плёнка золота покрывается слоем полимерной щётки, предотвращающей неспецифическое связывание.
- С помощью струйного принтера на поверхность наносятся две группы молекул, настроенных на захват целевого биомаркера.
- Одна группа закреплена на золотой поверхности, другая — помечена флуоресцентным белком и смывается в процессе теста.
- После инкубации и промывки остаются только молекулы, нашедшие свой биомаркер, — флуоресцентные "маяки", прикреплённые к золотой поверхности.
Задача: разместить плазмонные серебряные нанокубы над "маяками" так, чтобы усилить их свечение. Ключевым параметром является расстояние между нанокубом и золотой плёнкой.
Испытанные подходы:
- Добавление электростатического слоя, создающего "второй этаж" для нанокубов. Результат: усиление флуоресценции более чем в 150 раз, но требуется дополнительный этап в изготовлении.
- Функционализация нанокубов для прямого прикрепления к детекторным молекулам. Результат: меньшее усиление свечения, но повышение точности теста.
Проект получил пятилетний грант R01 в размере $3.4 млн от Национального института сердца, лёгких и крови (NHLBI). Следующая цель — оптимизация усиления флуоресценции и интеграция микрожидкостных каналов в одношаговое диагностическое устройство, результаты которого можно будет считать с помощью обычной камеры смартфона.
"Одна из больших проблем в диагностике у постели больного — возможность считывания результатов, что обычно требует очень дорогих детекторов", — говорит Майкен Миккельсен. — "Мы видим в этой технологии не только способ обойти это узкое место, но и возможность повысить точность и чувствительность таких диагностических устройств".