Золотые нанопальчики защитят младенцев от токсинов

13-11-2013

Золотые нанопальчики защитят младенцев от токсинов
Это случилось в 2008 году. Пресса с страхом докладывала об отравлении 300 000 китайских новорождённых детской формулой, в состав которой было специально добавлено ядовитое вещество меламин. 6 из их скончались.

Ларчик раскрывался просто: в тестах на пищевую ценность меламин выдаёт себя за протеин, на добавлении которого можно сберечь. В итоге во всех цивилизованных странах была введена неотклонимая процедура контроля всех продуктов из молока (в особенности китайского происхождения) на содержание меламина.

Эти «пальцы» способны немного изгибаться по направлению к центру образуемой ими воображаемой окружности, собираясь в «горку». Когда это происходит, пред нами предстаёт типичный SERS-усилитель (всегда используется набор близко расположенных единичных усилителей).

Своё устройство учёные протестировали при помощи образцов молока и детской формулы, к которым были добавлены различные концентрации меламина. Теперь для анализа подойдёт абсолютно любой рамановский спектрометр, даже собранный «на коленке».

Интенсивность наблюдаемого характеристического сигнала меламина пропорциональна его концентрации в образце (хотя это почти бесполезная информация: любое детектируемое содержание токсина делает товар негодным к употреблению).
Как оказывается, предел обнаружения нового метода в случае детской формулы находится на уровне 100 частей на миллиард, что намного лучше принятых сегодня норм (1 часть на миллион, но можно не сомневаться, что с внедрением более чувствительного метода эту цифру поправят).

Для наблюдения эффекта резкого усиления сигнала типичный SERS-эксперимент требует помещения изучаемых молекул между наноструктурными металлическими элементами (например, нанесением их на поверхность близко расположенных наночастиц золота; немного подробнее о механизме усиления см. здесь). Таким макаром, задача сводится к созданию подходящего усилителя, который обеспечит простоту работы и мощность сигнала.

Найденное в НР решение очень элегантно. Пять полимерных нанопальцев, верхушки которых украшены золотыми наконечниками, образуют кольцо диаметром 500 нм. Но используемая сейчас разработка достаточно сложна и дорога.

Решением задачи, по воззрению многих учёных, могло бы стать портативное устройство, использующее эффект поверхностного усиления комбинационного (либо рамановского) рассеяния (SERS), что позволило бы существенно резвее, проще, а главное, практически безвозмездно выявлять страшный токсин.
К примеру, для обнаружения меламина в составе продуктов из молока южноамериканское Управление по контролю свойства пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) использует сейчас масс-спектрометрию, которая требует дорогостоящего оборудования, сложной процедуры пробоподготовки, также обученного оператора.

Ну а сотрудники Исследовательской лаборатории компании Hewlett-Packard (США) обратились к спектроскопии комбинационного рассеяния как самому простому и недорогому методу, применение которого возможно даже в полевых условиях. Вначале, используя простой диализ, из образцов удаляли большие молекулы (сначала протеины).

Затем несколько капель каждого из образцов наносили на небольшие чипы (5×5 мм), усеянные нанопальчиковыми группами. После чего образцы высушивались.

В процессе сушки увеличивалось поверхностное натяжение, которое заставляло золотые наконечники сближаться, образуя наборы готовых к использованию SERS-усилителей с зажатыми внутри молекулами. Многие органические молекулы, и меланин не исключение, генерируют характеристический рамановский сигнал при облучении светом с определённой длиной волны.

К слову, на рынке есть несколько коммерчески успешных реализаций переносных рамановских спектрометров, но им не хватает чувствительности.
Специалисты НР сразу сфокусировались на использовании эффекта поверхностного усиления комбинационного рассеяния (SERS), который позволяет детектировать молекулы, присутствующие даже в очень низких концентрациях.Медицина 2.0 (www.med2.ru)

Читайте также: