Ученые физического и химического факультетов Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова в сотрудничестве с коллегами из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) разработали высокочувствительный биосенсор для ранней диагностики заболеваний предстательной и щитовидной желез. Созданная технология повышает точность диагностики рака простаты на начальных стадиях.
Кровь на анализы сдают многократно в течение жизни. Скорость и точность определения в ней биомаркеров напрямую влияет на постановку диагноза и выбор терапии. Поэтому развитие персонализированной медицины требует создания высокочувствительных экспресс-методов, которые работают в режиме реального времени.
Наша разработка в довольно скором времени может быть внедрена в медицину в качестве средства экспресс-тестирования. Дополнительно нужно отметить, что в нашем сенсоре можно использовать фактически любые антитела, а это означает, что имеется возможность проводить диагностику самых разных болезней и патологических состояний человека.
Для увеличения чувствительности биосенсоров на кремниевую поверхность химики нанесли полимерные 3D-матрицы из разноименно заряженных слоев. Эта структура сохраняет биологическую активность антител, специфичных к целевым биомаркерам. О наличии биомаркера сигнализировало значительное изменение силы тока в нанопроводе. Для наблюдения за реакцией «антиген-антитело» использовали вторую группу антител с золотыми наночастицами, которые регистрировали методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Сканирующая электронная микроскопия позволяет получить детализированное изображение поверхности объекта с большим увеличением. Атомно-силовая микроскопия дает возможность измерять рельеф и механические свойства поверхностей с нанометровым разрешением. Простыми словами, СЭМ показывает внешнюю структуру, а АСМ измеряет рельеф и механические свойства поверхности.
Ключевое достижение работы — создание высокочувствительного биосенсора для диагностики рака простаты. Исследование подтвердило, что полиэлектролитная матрица обеспечивает «мягкую фиксацию» антител, сохраняя их активность. Кроме того, антигены способны проникать в матрицу и концентрироваться у нанопровода, повышая чувствительность сенсора. Анализ биомаркера теперь занимает всего несколько минут в режиме реального времени.
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые превратили просроченные вакцины от COVID-19 в биосенсоры.
