Для чего нужен новый прибор
Специалисты Пермского Политеха, МГУ, Российского квантового центра, Московского центра передовых исследований (МФТИ) и южнокорейского Университета Сонгюнгван разработали компактное устройство для анализа наночастиц. Результаты опубликованы в журнале «Advanced Optical Materials».
В пресс-службе Минобрнауки РФ пояснили, что главную опасность для экологии и медицины представляют частицы мельче пяти микрон. Это микропластик, вызывающий воспаление и рак, и биомаркеры, указывающие на опухоль задолго до томографии. Их анализ методом флуоресцентной спектроскопии требует дорогого оборудования, а по пути в лабораторию образцы разрушаются за полчаса, искажая результат. Новый прибор решает эту проблему.
Устройство представляет собой оптоволоконный кабель толщиной 50 микрон, на торец которого нанесена металинза — пластинка из миллионов кремниевых наностолбиков. Перед анализом частицы обрабатывают красителем, затем по кабелю подают лазерный импульс, металинза сжимает его в точку, и ответный сигнал передается обратно на компьютер.
Прибор устойчив к вибрациям и не требует сложной настройки. Эксперименты показали, что даже при перемещении по комнате или изгибании кабеля результаты остаются стабильными. О том, насколько разработка уникальна и каковы ее реальные перспективы, порталу Наука Mail рассказал один из авторов работы Александр Сюй.
Что умеет новый прибор и почему он уникален
Новое устройство работает прямо на месте отбора пробы с точностью 85–90% и умещается на ладони. Александр Сюй рассказал о принципе работы устройства Наука Mail.
Металинзы, интегрированные с оптоволокнами, в мире существуют. Мы представили дизайн и применение металинз, совмещенных с оптоволокнами, которые впервые демонстрируют возможность чувствительности флуоресценции одиночных частиц удаленно и при переноске. Такая работоспособность переносных систем на основе металинз продемонстрирована как «первая в мире». Однако аналоги переносных систем на основе преломляющей оптики с чувствительностью к одиночным нанообъектам существуют.
Может ли прибор отличить микропластик от биомаркера
Ученые провели эксперименты со светящимися пластиковыми частицами разного размера и молекулами белка. Прибор находил их даже при сверхнизких концентрациях.
Прибор может измерять размеры частиц, поэтому при существенном отличии по размеру разных типов частиц. Концептуально он может отличать частицы, излучающие в разных полосах флуоресценции, но это не показано еще экспериментально.
Диагностика рака, скрининг и экология: что реально
Ученый пояснил, насколько реально использовать подобный прибор для ранней диагностики рака и в других областях.
Предстоит выяснить, реально ли использовать прибор для ранней диагностики рака на основе преломляющей оптики — например, для сенсорики внеклеточных везикул, выделяемых раковыми клетками. Данная демонстрация иллюстрирует возможность миниатюризации сенсора одиночных наночастиц.
Ученый поясняет, что пока не портативные аналоги (с преломляющей оптикой) используются для анализа эффективности лекарств и обнаружения редких молекул-биомаркеров. Такие аналоги продаются за рубежом исследовательским лабораториям, и на данный момент нет сведений об использовании подобной технологии для скрининга человека.
По словам Александра Сюя, есть планы и по экологическому мониторингу: они касаются анализа присутствия нанопластика в водах.
Цена и перспективы массового производства
Металинза сейчас сопоставима по цене относительно среднеапертурных объективов, но в условиях прототипирования. При выставлении в линейку производства, использующую процессы фабрикации кремниевой микроэлектроники, стоимость может быть существенно уменьшена
В планах рассмотреть вопрос о внедрении разработки в работу скорой помощи и поликлиник, однако сначала необходимо проверить рентабельность ее использования в биомедицине.
Александр Сюй резюмирует, что потенциально прибор может изменить подход к мониторингу микропластика, поскольку есть возможность отслеживать размер в том числе и нанопластика, однако уменьшенный прибор с преломляющей оптикой на основе анализа флуоресценции одиночных наночастиц также потенциально должен справиться с этой задачей.
Ранее Наука Mail рассказывала, что вдыхание микропластика может привести к воспалению легких.
