Яндекс.Погода

вторник, 2 марта

пасмурно+1 °C

Пущинские учёные создали «щит» из фтора для биочипов

18 февр. 2021 г., 17:47

Просмотры: 116


Группа исследователей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН синтезировала соединение, которое защищает поверхность микрочипов от загрязнений, а также позволяет управлять их гидрофобностью. Разработка поможет повысить чувствительность анализов сложных биологических проб при выявлении различных патогенов и биомаркеров заболеваний. Результаты опубликованы в журнале Analytical Chemistry.

Одним из перспективных инструментов медицинской диагностики являются биологические микрочипы. С ними связывают будущее лабораторных исследований, которые благодаря использованию сверхчувствительных миниатюрных устройств станут более оперативными и информативными. Суть технологии состоит в том, что поверхность микрочипа содержит специфичные связывающие центры (например, антитела), способные "вылавливать" из состава анализируемого образца исключительно те молекулы, присутствие которых нужно детектировать. Однако все биологические микрочипы имеют значительный недостаток: их поверхность подвержена неспецифической адсорбции, то есть загрязнению, на фоне которого различить полезный сигнал сложнее. Это приводит к снижению чувствительности анализа. Кроме того, для повышения эффективности анализа желательно научиться управлять свойствами поверхности, например, уметь изменять степень её гидрофобности. Так, гидрофобные покрытия, отталкивающие воду, позволяют преодолевать диффузионные ограничения, то есть облегчают доставку к связывающим центрам анализируемых веществ, и поэтому хорошо подходят для их сбора, а гидрофильные свойства поверхности обеспечивают высокочувствительную детекцию сигнала. До настоящего времени эти задачи не были решены.

Группа учёных из лаборатории Наноструктур и нанотехнологий ИТЭБ РАН разработала покрытие для микрочипов, которое благодаря новым свойствам позволяет значительно повысить чувствительность анализа. Сначала к исходной гидрофильной поверхности микрочипа ковалентно пришивается соединение, содержащее большое количество атомов фтора. Такое фторированное покрытие гидрофобно и обладает низкой адгезией, что важно при выявлении сверхнизких количеств аналита. Особенным является и способ проведения анализа, при котором диффузионные ограничения преодолеваются благодаря гидрофобным свойствам покрытия. После связывания искомых веществ оно легко удаляется химически при помощи специального реагента, и гидрофильная поверхность микрочипа восстанавливается. Таким образом, одновременно решаются обе проблемы твердофазного анализа.

«Можно провести такую бытовую аналогию: мы надеваем резиновые перчатки и работаем в них с чем-то грязным, в результате грязь налипает на перчатках. Потом, когда надо, мы их снимаем вместе с налипшей грязью, при этом руки остаются чистыми. На микрочипах происходит то же самое: необходимо различить полезный сигнал на фоне «грязи» - неспецифически адсорбированных белков, всегда присутствующих в пробах сложного биологического состава. Использование нашего подхода, при котором «защитное» покрытие микрочипа химически удаляется вместе с адсорбированными на нём белками, позволяет детектировать очень слабые сигналы, и таким образом значительно повысить чувствительность анализа сложных биологических проб,» - поясняет автор идеи, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН Юрий Шляпников.

В результате получился простой, быстрый и вместе с тем высокочувствительный метод анализа. С его помощью можно определять различные патогенные вирусы, бактериальные токсины, биомаркеры различных заболеваний, в том числе, онкологических. Учёные полагают, что метод может найти широкомасштабное практическое применение в диагностических лабораториях.

Источник: пресс-служба ИТЭБ РАН

Обсудить тему

Введите символы с картинки*