Четвъртък, 5 юни 2014 г. - Изследователи от Браун университет в Роуд Айлънд, Съединени щати, са разработили нов сензор за биочип, който избирателно може да измерва концентрациите на глюкоза в сложен разтвор, подобен на човешката слюнка. Пробивът, публикуван в „Нанофотоника“, е значителен, тъй като може да даде възможност за проектирането на устройство, което позволява на хората с диабет да измерват нивата на глюкоза, без да изтеглят кръвта си.
Новият чип използва серия от специфични химични реакции, заедно с плазмонична интерферометрия, средство за откриване на химичния признак на съединенията чрез използване на светлина. Устройството е достатъчно чувствително, за да открие разлики в концентрациите на глюкоза, еквивалентни на няколко хиляди молекули в обема на пробата.
„Доказахме чувствителността, необходима за измерване на типичните концентрации на глюкоза в слюнката, които обикновено са сто пъти по-ниски, отколкото в кръвта“, обяснява директорът на научните изследвания Доменико Пацифи, асистент по инженерни науки в университета Браун. "Сега сме в състояние да го направим с много висока специфичност, което означава, че можем да разграничим глюкозата от фоновите компоненти на слюнката", добавя той.
Биочипът се състои от парче квадратен инч от кварц, покрито с тънък слой сребро. Гравирани в наноразмерно сребро са хиляди интерферометри, малки прорези с прорез от всяка страна с ширина 200 нанометра. Прорезата е широка 100 нанометра, около 1000 пъти по-тънка от човешка коса.
Когато светлината грее върху чипа, слотовете предизвикват вълна от свободни електрони в сребро, повърхностен плазмон поляритон, който се разпространява в слота. Тези вълни пречат на светлината, преминаваща през канала, а чувствителните детектори измерват моделите на смущения, генерирани от каналите и каналите.
По този начин, когато течността е отложена върху чипа, леките и повърхностните плазмонови вълни се разпространяват през течността, която се намесва една в друга, променяйки моделите на смущения, събрани от детекторите, в зависимост от химичния състав на I течност.
Чрез регулиране на разстоянието между жлебовете и центъра на процепа, интерферометрите могат да бъдат калибрирани за откриване на подписите на специфични съединения или молекули, с висока чувствителност в изключително малки обеми на пробата.
Още в статия, публикувана през 2012 г., екипът на Браун показа, че интерферометрите в биочип могат да открият глюкоза във вода. Селективното откриване на глюкоза в сложен разтвор като човешка слюнка беше друг проблем.
"Слюнката е около 99 процента вода, така че 1% е тази, която представя проблемите, " казва Пафифи. "Има ензими, соли и други компоненти, които могат да повлияят на реакцията на сензора. С тази работа, решихме проблема със спецификата на нашата схема за откриване ". Тези експерти го направиха, използвайки химията на багрилата, за да създадат проследяващ маркер за глюкоза.
Изследователите добавиха микрофлуидни канали към чипа, за да въведат два ензима, които реагират с глюкозата по много специфичен начин. Първият ензим, глюкозооксидаза, взаимодейства с глюкозата, за да образува молекула от водороден пероксид, която реагира с втория ензим, хрянова пероксидаза, за да генерира молекула, наречена resorufin, която може да абсорбира и излъчва червена светлина, оцветявайки разтвора.
Тогава учените успяха да настроят интерферометрите, за да търсят молекулите на червения резоруфин. „Реакцията протича по един начин: глюкозна молекула генерира молекула резоруфин - казва Pacifici - Така можем да преброим броя на молекулите на resorufin в разтвора и да заключим броя на глюкозните молекули, които първоначално са присъствали в разтвора. "
Екипът тества тяхната комбинация от химия на багрилото и плазмонична интерферометрия, като търси глюкоза в изкуствена слюнка, смес от вода, соли и ензими, наподобяваща истинския човек. Така те откриха, че могат да открият резоруфин в реално време с голяма точност и специфичност и успяха да открият промени в концентрацията на глюкоза от 0, 1 микромола на литър, десет пъти по-голяма от чувствителността, която може да бъде постигната от интерферометри.
Следващата стъпка в работата според Pacifici е да започнете да тествате метода в истинска човешка слюнка. В крайна сметка изследователите се надяват да развият малко, автономно устройство, което би могло да даде на диабетиците неинвазивен начин да наблюдават нивата на глюкозата си. "Сега калибрираме това устройство за инсулин", съобщава Pacifici Said, който добавя, че то би могло да се използва и за откриване на токсини във въздуха или водата или в лабораторията, за да се контролират навреме химичните реакции, които се появяват в областта на сензора. реална.
Източник:
Тагове:
Регенерация Изрязване И Дете Различно
Новият чип използва серия от специфични химични реакции, заедно с плазмонична интерферометрия, средство за откриване на химичния признак на съединенията чрез използване на светлина. Устройството е достатъчно чувствително, за да открие разлики в концентрациите на глюкоза, еквивалентни на няколко хиляди молекули в обема на пробата.
„Доказахме чувствителността, необходима за измерване на типичните концентрации на глюкоза в слюнката, които обикновено са сто пъти по-ниски, отколкото в кръвта“, обяснява директорът на научните изследвания Доменико Пацифи, асистент по инженерни науки в университета Браун. "Сега сме в състояние да го направим с много висока специфичност, което означава, че можем да разграничим глюкозата от фоновите компоненти на слюнката", добавя той.
Биочипът се състои от парче квадратен инч от кварц, покрито с тънък слой сребро. Гравирани в наноразмерно сребро са хиляди интерферометри, малки прорези с прорез от всяка страна с ширина 200 нанометра. Прорезата е широка 100 нанометра, около 1000 пъти по-тънка от човешка коса.
Когато светлината грее върху чипа, слотовете предизвикват вълна от свободни електрони в сребро, повърхностен плазмон поляритон, който се разпространява в слота. Тези вълни пречат на светлината, преминаваща през канала, а чувствителните детектори измерват моделите на смущения, генерирани от каналите и каналите.
По този начин, когато течността е отложена върху чипа, леките и повърхностните плазмонови вълни се разпространяват през течността, която се намесва една в друга, променяйки моделите на смущения, събрани от детекторите, в зависимост от химичния състав на I течност.
Чрез регулиране на разстоянието между жлебовете и центъра на процепа, интерферометрите могат да бъдат калибрирани за откриване на подписите на специфични съединения или молекули, с висока чувствителност в изключително малки обеми на пробата.
Още в статия, публикувана през 2012 г., екипът на Браун показа, че интерферометрите в биочип могат да открият глюкоза във вода. Селективното откриване на глюкоза в сложен разтвор като човешка слюнка беше друг проблем.
"Слюнката е около 99 процента вода, така че 1% е тази, която представя проблемите, " казва Пафифи. "Има ензими, соли и други компоненти, които могат да повлияят на реакцията на сензора. С тази работа, решихме проблема със спецификата на нашата схема за откриване ". Тези експерти го направиха, използвайки химията на багрилата, за да създадат проследяващ маркер за глюкоза.
Изследователите добавиха микрофлуидни канали към чипа, за да въведат два ензима, които реагират с глюкозата по много специфичен начин. Първият ензим, глюкозооксидаза, взаимодейства с глюкозата, за да образува молекула от водороден пероксид, която реагира с втория ензим, хрянова пероксидаза, за да генерира молекула, наречена resorufin, която може да абсорбира и излъчва червена светлина, оцветявайки разтвора.
Тогава учените успяха да настроят интерферометрите, за да търсят молекулите на червения резоруфин. „Реакцията протича по един начин: глюкозна молекула генерира молекула резоруфин - казва Pacifici - Така можем да преброим броя на молекулите на resorufin в разтвора и да заключим броя на глюкозните молекули, които първоначално са присъствали в разтвора. "
Екипът тества тяхната комбинация от химия на багрилото и плазмонична интерферометрия, като търси глюкоза в изкуствена слюнка, смес от вода, соли и ензими, наподобяваща истинския човек. Така те откриха, че могат да открият резоруфин в реално време с голяма точност и специфичност и успяха да открият промени в концентрацията на глюкоза от 0, 1 микромола на литър, десет пъти по-голяма от чувствителността, която може да бъде постигната от интерферометри.
Следващата стъпка в работата според Pacifici е да започнете да тествате метода в истинска човешка слюнка. В крайна сметка изследователите се надяват да развият малко, автономно устройство, което би могло да даде на диабетиците неинвазивен начин да наблюдават нивата на глюкозата си. "Сега калибрираме това устройство за инсулин", съобщава Pacifici Said, който добавя, че то би могло да се използва и за откриване на токсини във въздуха или водата или в лабораторията, за да се контролират навреме химичните реакции, които се появяват в областта на сензора. реална.
Източник:
.jpg)
