Физики и химики из НИИЯФ МГУ представили мультисенсорную систему для детектирования специфичных биообъектов, таких как антитела, аптамеры и олигонуклеотиды. Устройство может быть очень полезным в медицине в области быстрой и недорогой диагностики различных заболеваний.
Система представляет собой кремниевый транзистор с очень маленьким каналом — нанопроводом, который реагирует на изменение электрического заряда рядом с собой. Такой сенсор уже продемонстрировал рекордную чувствительность в детектировании определенного типа белков.
Переход к персонализированной медицине и высокотехнологичному здравоохранению требует решения научных проблем, одна из которых связана с детектированием в режиме реального времени низких концентраций специфических биомаркеров (белков, вирусов, нуклеиновых кислот и др.) для ранней диагностики заболеваний и патологий.
Ученые НИИЯФ МГУ уже несколько лет проводят работы по созданию наноразмерной мультисенсорной системы. При изучении механизмов образования специфичных комплексов антиген-антитело или ДНК-дуплексов на поверхности нанопроводов, кремниевых микрочипов и микрочипов на основе мембранных носителей в качестве меток активно используются наночастицы золота с их визуализацией методами электронной и зондовой микроскопии.
Чувствительность определения зависит от диаметра наночастиц, при этом использование наночастиц большого размера может снижать эффективность образования комплексов из-за стерических факторов. Для увеличения чувствительности методов визуализации разработан метод увеличения диаметра наночастиц-меток после образования специфичных комплексов. Для этого ученые оптимизировали реакцию восстановления золота из раствора золотохлористоводородной кислоты с использованием гидроксиламина с использованием в качестве зародышей наночастиц-меток. Оптимизация рН растворов реагентов и порядка их добавления позволили увеличить размер наночастиц примерно в четыре раза, при этом также увеличился полезный сигнал при колориметрической детекции (отношение сигнал/фон).
«Наша работа показала, что такой мультисенсор очень эффективен при высокочувствительном определении генов, отвечающих за развитие устойчивости бактерий к антибиотикам, — отметила один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник химического факультета Майя Рубцова. — Помимо этого, разработанная методика может быть использована в различных методах аналитической биотехнологии с использованием наночастиц золота в качестве метки, а также для визуализации наночастиц на различных поверхностях методами микроскопии».
Результаты работы опубликованы в журнале Biosensors 2023.
