Что самое сложное в медицине? Правильно: ранняя диагностика. Практически любое заболевание на ранних этапах вполне неплохо поддаётся лечению, и после этого человек способен прожить ещё долго и счастливо. Однако, такие случае достаточно редкие, и чтобы такое положение дел исправить, учёные и изобретатели всего мира трудятся над созданием точных и при этом недорогих тест-систем. Например, не так давно портативный биосенсор для диагностики нейродегенеративных заболеваний и некоторых видов рака разработали исследователи из Национальной лаборатории нанотехнологий в Бразилии при поддержке исследовательского фонда Сан-Паулу (FAPESP).
Биосенсор, разработанный исследователями в Национальной лаборатории нанотехнологий (LNNano) в городе Кампинас, штат Сан-Паулу, Бразилия, способен обнаруживать молекулы-маркёры нейродегенеративных заболеваний, а также рака молочной железы. Подробности опубликованы в журнале Organic Electronics.
Устройство представляет собой однослойный органический нано-транзистор на предметном стекле. В нём содержится уменьшенная форма белка глутатиона (GSH), который реагирует определённым образом, когда вступает в контакт с ферментом глутатион-S-трансферазой (GST). Этот фермент связан с активностью болезней Паркинсона, Альцгеймера и рака молочной железы. Транзистор обнаруживает реакцию «GSH-GST», что как раз и может использоваться для диагностических целей.
Проект ориентирован на распространение медицинского устройства в различных областях знаний, а также на использование его функциональных материалов для производства простейших датчиков и сенсорных систем для экспресс-диагностики.
Бюджетная карманная лаборатория
«Платформы, подобные этой, могут стать быстрым, безопасным и относительно недорогим способом диагностики сложных заболеваний. Здесь используются нано-системы для определения молекул, представляющих интерес в анализируемом материале»,
— пояснил Карлос Сезар Боф Бюфон (Carlos Cesar Bof Bufon), глава Лаборатории функциональных устройств и систем LNNano (DSF), член исследовательской группы проекта.
Как говорит учёный, дополнительным бонусом наноразмерных биосенсоров, помимо портативности и дешевизны, служит и их особая чувствительность в обнаружении молекул.
«Это первый случай, когда технология органических транзисторов использована, чтобы найти пары GSH-GST, которые представляют собой очень характерное для дегенеративных заболеваний соединение. Устройство может обнаруживать их, даже если они присутствуют в исследуемом материале в крайне низких концентрациях»,
— объясняет Бюфон.
Систему можно настроить таким образом, чтобы она находила и другие вещества, например, соединения, связанные с различными иными заболеваниями, и вещества, присутствующие в химически или биологически загрязненных материалах. Чтобы это сделать, достаточно просто заменить молекулы в датчике на другие, которые вступят в реакцию с химической мишенью.
Исследователями из Национальной лаборатории нанотехнологий в Бразилии разработан недорогой портативный биосенсор, благодаря которому появится возможность быстро и точно провести диагностику и обнаружить такие недуги, как болезни Альцгеймера, Паркинсона, а также рак молочной железы. Источник: LNNano.
Бумага? Тоже подходит!
Команда также разработала биосенсоры и на бумажной основе, чтобы ещё больше снизить стоимость, улучшить переносимость, а также облегчить изготовление и утилизацию.
Проблема в том, однако, что бумага в своём обычном виде — диэлектрик. Бюфон разработал технику, чтобы сделать её проводящей и способной транспортировать данные зондирования. Для этого он пропитал целлюлозные волокна с особыми полимерами, которые имеют проводящие свойства.
Эту проводимость также можно скорректировать в зависимости от того, для чего бумага предназначена. Таким образом, устройство может быть электрически проводящим, позволяя току проходить без значительных потерь, и полупроводниковым, позволяя вступать в связь с конкретными молекулами. Оно функционирует и как физический, и как химический или электрохимический датчик.
Water-gated phthalocyanine transistors: Operation and transduction of the peptide–enzyme interaction by Rafael Furlan de Oliveira, Leandro Merces, Tatiana Parra Vello, and Carlos César Bof Bufon in Organic Electronics. Published online April 2016 doi:10.1016/j.orgel.2016.01.041