Нанотехнологии помогут диагностировать ОРВИ и лихорадку Эбола

18-12-2013

Наносистемам отыскали очередное применение- из микрочастиц собран чувствительный сенсор вирусов. Им ученые уже смогли засечь лихорадку Эбола и вирус вакцины от оспы.
Статья, описывающая экспериментальное устройство, появилась в журнальчике Nano Letters.

Сущность многообещающей базы для сенсоров разных патогенов такая: через покрытую слоем микрочастиц пластинку пропускается свет, и как на нее садится вирусная частичка, прозрачность пластинки в этом месте резко изменяется. При этом не за счет того, что вирус просто закрыл собой свет, а за счет более сложных эффектов, меняющих оптические характеристики материала на значимом расстоянии от налипшей на него частички.

Необходимо еще две составляющие, о которых в предыдущих абзацах было сказано лишь вскользь: нужны покрытые антителами к вирусу поверхности и нужна система, которая обеспечит их контакт с вирусами.
К счастью, над решениями этих задач активно работают, и биочипы в различных вариантах уже стали массовым инструментом.

На стеклянные пластинки, покрытые антителами к тем или иным вирусам или бактериями, наносят анализируемое вещество, а далее проводят серию химических реакций, позволяющих пометить севшие на чип вирусы флуоресцентными маркерами.
Для автоматического проведения реакций чип оснащают сетью тонких каналов, по которым прокачиваются нужные реактивы: или, как это сделано в новом устройстве, само анализируемое вещество.

Что это даст?
Авторам работы удалось добиться надежного выявления вирусов различных типов, причем в условиях, приближенных к реальным ситуациям. Каким?

Портативный и чувствительный детектор вирусов нужен врачам для постановки диагноза, ветеринарам при посещении ферм или для санитарной инспекции, не откажутся от него военные и спецслужбы.
О том, можно ли будет с течением времени сделать домашнее устройство для быстрой диагностики гриппа или ОРВИ, говорить пока сложно — но один из многих шагов на пути к этому уже сделан.

Как это работает
В собственной работе ученые Бостонского института (США) соединили несколько многообещающих направлений: микрогидравлические системы, биочипы и наноплазмонику.

И главную роль играет конкретно последнее направление, возникшее сравнимо не так давно и оставшееся за пределами публичного внимания.
Наноплазмоника — раздел оптики, изучающий распространение света в системах микрочастиц.

При этом проводящих, что принципно принципиально, потому что просто перемещающиеся в металлах электроны заносят в электрическое поле света значительные искажения. Наличие упорядоченных проводящих частиц приводит к тому, что материал пропускает падающую электромагнитную волну совершенно неожиданным исходя из убеждений классической оптики образом: свет, например, проходит через поверхность, которой полагалось быть непрозрачной!

В экспериментальном чипе луч лазера за счет данного эффекта попадает на поверхность стекла, примыкающую к тонкому каналу, по которому течет анализируемая жидкость. Стенки канала, через который проходит свет, покрыты антителами к тому или иному вирусу,- и когда они встречают вирус, это изменяет прозрачность слоя наночастиц сразу в некотором радиусе, потому что упорядоченность всей системы (необходимая для аномальной прозрачности) оказывается нарушена.

Вирус, который на просвет увидеть невозможно, изменяет свойства окружающей его системы и из-за этого становится видимым — подобно тому, как с самолета нельзя невооруженным глазом увидеть одну большую выбоину на дороге, но можно заметить образовавшуюся за ней череду затормозивших машин.
Микрогидравлика и грипп
Для создания инструмента, который будет хотя бы теоретически доступен для массового использования, одной возможности регистрировать изменения в распространении света через наночастицы мало.Медицина 2.0 (www.med2.ru)

Читайте также: