Плазмонные биосенсоры для ранней диагностики
Новый тип высокочувствительных и недорогих плазмонных биосенсоров может стать ключевым инструментом в персонализированной медицине для диагностики заболеваний на ранней стадии.
Принцип работы и цель проекта
Обнаружение биомаркеров (например, белков в крови), указывающих на болезнь до появления симптомов, сегодня требует дорогих специализированных лабораторий. Целью проекта NANOANTENNA (завершён в 2013 г.) была разработка плазмонного нанобиосенсора для детекции белков. Сенсор состоит из наноантенн — крошечных золотых стержней длиной 100–200 нм и шириной 60–80 нм.
Усиление сигнала с помощью плазмонов
При освещении наноантенны электроны в ней начинают колебаться, усиливая световое излучение в областях "горячих точек". Когда молекулы белка находятся рядом с такими наночастицами, плазмоны (волны электронов на металлической поверхности) усиливают их рамановский сигнал на несколько порядков величины.
Механизм захвата и детекции молекул
Для детекции молекулы-биомаркеры должны быть захвачены в зоне "горячих точек". Для этого исследователи прикрепили к наноантеннам биорецепторы — фрагменты ДНК, настроенные на распознавание специфичных белков. При инкубации в растворе с целевыми биомаркерами они связываются с антеннами. При последующем освещении регистрируется рамановский спектр ("отпечаток") как биорецептора, так и биомаркера.
Экспертное мнение и перспективы
Эксперты подчёркивают важность таких разработок для будущей медицины, ориентированной на профилактику и раннюю диагностику у постели больного (point-of-care, POC):
- Александр Броло (Университет Виктории, Канада) отмечает, что такой подход сделает медицинскую помощь более рентабельной.
- Мария Кармен Эстевес (Каталонский институт нанонауки и нанотехнологий, Испания) указывает на необходимость создания компактных автономных устройств, сопоставимых по чувствительности с коммерческими приборами. Для этого требуется интеграция оптики, электроники, программного обеспечения и микрофлюидики для обработки образцов — длительный междисциплинарный процесс.