Российские физики создали технологию, которая поможет врачам замечать болезни задолго до первых симптомов. Команда Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ предложила способ анализа живых клеток — точный, неинвазивный и доступный по цене. В его основе — структура лепестков анютиных глазок, которую природа оттачивала миллионы лет.
Современная медицина нуждается в инструментах, способных улавливать малейшие биохимические изменения. Один из самых точных методов — спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния. Она считывает уникальный «молекулярный отпечаток» клетки и помогает заметить первые признаки онкологических, сердечно-сосудистых и неврологических нарушений. Проблема в том, что клетку нужно надежно зафиксировать на сенсоре, не разрушая ее.
Решение оказалось в самой природе. Исследователи обратились к микроструктуре цветочных лепестков — естественных поверхностей, идеально удерживающих частицы. С помощью мягкой литографии они перенесли текстуру лепестка на силиконовую основу и покрыли ее наночастицами золота, усиливающими сигнал анализа.
Ученые создали алгоритм, который оценивает сложность поверхности и предсказывает, насколько хорошо она удержит клетку. При коэффициенте выше 20 материал показывает оптимальные результаты. Так удалось вычислить, что лепестки анютиных глазок обладают особой архитектурой — наноразмерные выступы надежно фиксируют клетку, а микрополости диаметром около 8−10 микрометров идеально совпадают с размером эритроцита.
Реплика такой поверхности стала естественной ловушкой — клетка закрепляется мягко, а сигнал усиливается в 2−7 раз по сравнению с другими материалами. Это позволило достичь чувствительности, достаточной для перехода к клиническим испытаниям.
Технология может стать основой для создания дешевых и сверхточных сенсоров для ранней диагностики. Производство не требует дорогого оборудования и может быть адаптировано для портативных систем экспресс-анализа крови — от лабораторий до мобильных пунктов в удаленных районах и на промышленных площадках. Метод универсален и подходит для разных типов клеток.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как вредные бактерии узнают, где скапливаться и вызывать инфекцию.
