Асимметричные наноструктуры для ранней и точной диагностики рака

Исследователи из центра нанотехнологий Imec (Бельгия) продемонстрировали биосенсоры на основе новых геометрий наноструктур, которые повышают чувствительность и позволяют обнаруживать экстремально низкие концентрации специфических маркеров заболеваний. Это открывает путь к ранней диагностике, например, рака, путем обнаружения низких концентраций онкомаркеров в образцах крови человека.

Функционализированные наночастицы могут идентифицировать и измерять крайне низкие концентрации специфических молекул. Они позволяют создавать диагностические системы с повышенной чувствительностью, специфичностью и надежностью, что ведет к улучшению и удешевлению здравоохранения. Кроме того, функционализированные наночастицы могут помочь в лечении заболеваний, уничтожая больные клетки, к которым они прикрепляются.

Imec разрабатывает биосенсорные системы, использующие явление локализованного поверхностного плазмонного резонанса в наноструктурах из благородных металлов (например, золота и серебра). Биосенсоры основаны на оптическом детектировании изменения спектрального отклика наноструктур при связывании маркера заболевания. Чувствительность детектирования можно повысить, изменяя морфологию и размер наноструктур.

Биосенсорная система дешева и легко масштабируется для многопараметрического биосенсоринга. Imec представил асимметричные золотые наноструктуры, сочетающие нанокольца и нанодиски. Комбинирование различных наноструктур в непосредственной близости позволяет детально настраивать плазмонный резонанс. В частности, была оптимизирована как ширина пика резонанса, так и его сдвиг при связывании маркера заболевания. По этим параметрам новые геометрии явно превосходят традиционные наносферы и лучше подходят для практического использования в чувствительных биосенсорных системах.

«Нашими исследованиями в области био-нанотехнологий мы стремимся сыграть важную роль в разработке мощных средств диагностики и терапии. Мы работаем над инновационными инструментами для поддержки исследований заболеваний и изучаем портативные технологии для ранней диагностики. Мы хотим помочь фармацевтической и диагностической индустрии разрабатывать диагностические тесты и терапию более эффективно», — заявила профессор Лисбет Лагае, руководитель программы HUMAN++ по технологиям биомолекулярного интерфейса.

Часть этих результатов была достигнута в сотрудничестве с Католическим университетом Лёвена (Бельгия), Имперским колледжем Лондона (Великобритания) и Университетом Райса (Хьюстон, США).