Ученые создали устройство для манипуляции вирусами с помощью «оптических пинцетов»
Команда ученых из Наньянского технологического университета (Сингапур) создала лазерное устройство, способное захватывать и перемещать вирусы с помощью света.
Устройство, манипулирующее светом как «пинцетом», позволит разрабатывать новые подходы к диагностике заболеваний и изучению вирусов, поскольку может точно «переместить» отдельный вирус к конкретной части клетки.
Оно также ускорит разработку вакцин, так как позволяет ученым отделить поврежденные или неполные вирусы из группы тысяч других образцов менее чем за минуту. Современные процессы для этого трудоемки и недостаточно точны.
Исследователи протестировали свое устройство — цифровой чип для манипуляции вирусами — на аденовирусах (90–100 нм). Хотя на коронавирусах оно еще не тестировалось, его потенциально можно использовать для изучения SARS-CoV-2 (80–120 нм), поскольку их размеры схожи.
Результаты исследования были опубликованы в рецензируемом научном журнале ACS Sensors в сентябре.
Принцип работы: высокая точность с помощью света
Устройство размером 2×2 см (с ноготь) состоит из чипа из оксида кремния и нитрида кремния с нанометровыми полостями для захваченных вирусов. Над чипом расположен лазер, направляющий сфокусированные световые лучи с нужной энергией, чтобы действовать как «пинцет».
Принцип работы:
- Жидкость с вирусами (например, кровь) загружается в чип.
- Лазерный луч создает на чипе световые пятна.
- Поскольку интенсивность света максимальна в центре пятен, возникает сила, притягивающая и захватывающая вирус в предназначенных полостях чипа.
- Перемещая световые пятна, можно свободно двигать вирусы в другие части чипа.
Это позволяет легко сортировать и концентрировать вирусы размером от 40 нм до 300 нм.
Ключевые преимущества технологии:
- Работа с единичными вирусами: Позволяет изучать вирусы по отдельности, а не усредненные популяции из тысяч. Можно изолировать вирусы с мутациями для разработки терапии.
- Биосовместимость: Используются изолирующие материалы, которые не нагреваются, в отличие от современных методов сортировки. Это сохраняет свойства и жизнеспособность вирусов.
Ученые работают над расширением применения устройства, например, изучая, как с его помощью можно направлять изолированные вирусы для заражения конкретной части человеческой клетки. Это может привести к прорывам в исследованиях вирусов и повысить эффективность разработки вакцин и противовирусных препаратов.