Новый лабораторный тест ускорит и удешевит проверку безопасности наноматериалов

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали лабораторный тест, использующий микрочиповую технологию для прогнозирования потенциальной опасности наноматериалов.

По словам профессора UCLA Хуань Мэна, некоторые искусственные наноматериалы, например, неочищенные углеродные нанотрубки, используемые для упрочнения коммерческих продуктов, могут повредить легкие при вдыхании в процессе производства. Новый тест позволяет проанализировать степень потенциального вреда.

Этот же тест можно использовать для выявления биологических биомаркеров, помогающих ученым и врачам обнаруживать рак и инфекционные заболевания. В настоящее время для этого применяются другие тесты, один из самых распространенных — иммуноферментный анализ (ELISA). Однако новая платформа, названная полупроводниковым электронным бесметочным анализом (SELFA), по данным исследования в журнале Scientific Reports, дешевле, быстрее и точнее.

Исследование провели Хуань Мэн, доцент медицины, и Чи Он Чуй, доцент электротехники и биоинженерии UCLA.

Сравнение с ELISA

• ELISA используется десятилетиями, но требует лабораторных условий и квалифицированных техников. Один анализ стоит около $700 и занимает 5–7 дней.
• SELFA использует микрочиповую технологию. Анализ занимает от 30 минут до 2 часов, а при массовом производстве стоимость может составить всего несколько долларов за образец.

Принцип работы SELFA

Чип SELFA содержит Т-образную нанопроволоку, которая действует как интегрированный датчик и усилитель. Образец помещается на сенсор чипа. Вертикальная часть нанопроволоки преобразует ток от анализируемой молекулы, а горизонтальная — усиливает сигнал, чтобы отличить эту молекулу от других.

Использование Т-образных нанопроволок, созданных в лаборатории Чуя, — это новое применение запатентованного изобретения UCLA. Это первое испытание технологии "лаборатория-на-чипе" в сценарии, имитирующем реальные условия.

Результаты испытаний

Ученые UCLA подвергли культивируемые клетки легких воздействию различных наноматериалов и сравнили результаты SELFA с базой данных предыдущих исследований, использовавших другие методы.

"Измеряя концентрации биомаркеров в клеточной культуре, мы показали, что SELFA в 100 раз чувствительнее, чем ELISA", — сказал Хуань Мэн. — "Это означает, что SELFA может анализировать гораздо меньшие образцы и минимизировать ложноположительные результаты".

"Результаты значимы, потому что измерение SELFA позволяет нам прогнозировать воспалительный потенциал ряда наноматериалов внутри клеток и подтверждать этот прогноз клеточной визуализацией и экспериментами на легких животных", — добавил Чи Он Чуй.