Uus kiip kasutab rea spetsiifilisi keemilisi reaktsioone koos plasmonilise interferomeetriaga - meetodit ühendite keemilise signaali tuvastamiseks valguse abil. Seade on piisavalt tundlik, et tuvastada erinevusi glükoosi kontsentratsioonides, mis võrdub mõne tuhande molekuliga proovi mahus.
"Oleme näidanud tundlikkust, mida on vaja süljes esinevate glükoosisisalduse tavapäraste kontsentratsioonide mõõtmiseks, mis on tavaliselt sada korda madalam kui veres, " selgitas teadusdirektor, Browni ülikooli inseneriprofessor Domenico Pacifici. "Nüüd suudame seda teha väga kõrge spetsiifilisusega, mis tähendab, et suudame glükoosi eristada sülje taustkomponentidest, " lisab ta.
Biokiip koosneb õhukese hõbedakihiga kaetud nelinurkse tolli tükist. Nanomõõtmelises hõbedas on graveeritud tuhandeid interferomeetreid, pisikesed pilud, mille mõlemal küljel on pilu 200 nanomeetrit. Pilu on 100 nanomeetrit lai, umbes 1000 korda õhem kui inimese juuksed.
Kui valgus kiibil paistab, põhjustavad pilud hõbedas vabade elektronide laine, pinnaplasmoni polariton, mis levib pilusse. Need lained segavad soont läbivat valgust ja tundlikud detektorid mõõdavad soonte ja soonte tekitatavaid häirete mustreid.
Sel viisil, kui kiibile ladestub vedelik, levivad valguse ja pinnaplasmonaalsed lained üksteist segava vedeliku kaudu, muutes detektorite kogutud häirete mustreid sõltuvalt selle keemilisest koostisest vedel
Soonte ja pilu keskpunkti vahelise kauguse reguleerimisega saab interferomeetreid kalibreerida, et tuvastada konkreetsete ühendite või molekulide signatuure, millel on kõrge tundlikkus äärmiselt väikestes proovimahtudes.
Juba 2012. aastal avaldatud artiklis näitas Browni meeskond, et biokiibi interferomeetrid võivad tuvastada vees glükoosi. Kuid teine probleem oli glükoosi valikuline tuvastamine sellises keerulises lahuses nagu inimese sülg.
"Sülg on umbes 99 protsenti vett, nii et 1% on see, mis tekitab probleeme, " ütleb Pacifici. "Seal on ensüüme, sooli ja muid komponente, mis võivad mõjutada anduri reaktsiooni. Selle tööga, oleme lahendanud oma tuvastusskeemi eripära probleemi ". Need eksperdid tegid seda värvikeemia abil, et luua glükoosile jälgitav marker.
Teadlased lisasid kiibile mikrofluidikanaleid, et tutvustada kahte ensüümi, mis reageerivad glükoosiga väga spetsiifilisel viisil. Esimene ensüüm, glükoosoksüdaas, reageerib glükoosiga, moodustades vesinikperoksiidi molekuli, mis reageerib teise ensüümiga mädarõika peroksüdaasiga, moodustades resorufiiniks nimetatava molekuli, mis võib absorbeerida ja eraldada punast valgust, värvides lahuse.
Seejärel suutsid teadlased punaseid resorufiini molekule otsida interferomeetritega. "Reaktsioon toimub üks-ühele: glükoosimolekul genereerib resorufiini molekuli - ütleb Vaikse ookeani piirkond. - Nii saame arvestada lahuses olevate resorufiini molekulide arvu ja järeldada, kui palju glükoosimolekule olid algselt lahenduses olemas. "
Meeskond testis nende värvikeemia ja plasmonilise interferomeetria kombinatsiooni, otsides glükoosi kunstlikust süljest, vee, soolade ja ensüümide segust, mis sarnaneb päris inimesele. Seega leidsid nad, et suudavad resorufiini reaalajas tuvastada suure täpsuse ja spetsiifilisusega ning suutsid tuvastada glükoosisisalduse kontsentratsiooni muutused 0, 1 mikromooli liitri kohta, mis on kümme korda suurem tundlikkusest, mida interferomeetrid võivad saavutada.
Järgmine samm töös on Vaikse ookeani piirkonna sõnul sõnul katsetamine inimese tõelises süljes. Lõppkokkuvõttes loodavad teadlased välja töötada väikese autonoomse seadme, mis annaks diabeetikutele mitteinvasiivse võimaluse oma glükoositaseme jälgimiseks. "Kalibreerime nüüd seda seadet insuliini jaoks, " teatab Pacifici Said, kes lisab, et seda võiks kasutada ka õhus või vees olevate toksiinide tuvastamiseks või laboris anduri piirkonnas toimuvate keemiliste reaktsioonide kontrollimiseks õigeaegselt. päris.
Allikas: www.DiarioSalud.net
