Četrtek, 5. junij 2014. - Raziskovalci z univerze Brown v Rhode Islandu v Združenih državah Amerike so razvili nov senzor za biočipe, ki lahko selektivno meri koncentracije glukoze v kompleksni raztopini, podobni človeški slini. Preboj, objavljen v 'Nanophotonics', je pomemben, saj bi lahko omogočil oblikovanje naprave, ki ljudem s sladkorno boleznijo omogoča merjenje ravni glukoze, ne da bi odvzeli kri.
Novi čip uporablja vrsto specifičnih kemičnih reakcij skupaj s plazmonsko interferometrijo, ki zaznava kemični podpis spojin s pomočjo svetlobe. Naprava je dovolj občutljiva, da zazna razlike v koncentracijah glukoze, ki ustreza nekaj tisoč molekul v vzorčeni količini.
"Dokazali smo občutljivost, potrebno za merjenje značilnih koncentracij glukoze v slini, ki so ponavadi stokrat nižje kot v krvi, " pojasnjuje direktor raziskave, Domenico Pacifici, docent za univerzo Brown. "Zdaj smo to sposobni narediti z zelo visoko specifičnostjo, kar pomeni, da lahko ločimo glukozo od komponent sline v ozadju, " doda.
Biočip je sestavljen iz kosa kvadratnega palca kremena, prevlečenega s tanko plastjo srebra. V nanosmernem srebru je vtisnjenih na tisoče interferometrov, drobnih rež z režo na vsaki strani širine 200 nanometrov. Reža je široka 100 nanometrov, približno 1000-krat tanjša od človeške dlake.
Ko luč sveti na čipu, reže povzročijo val prostih elektronov v srebru, površinski plazmonski polariton, ki se širi v režo. Ti valovi motijo svetlobo, ki prehaja skozi utor, občutljivi detektorji pa merijo vzorce motenj, ki jih ustvarjajo utori in utori.
Na ta način, ko se na čip odloži tekočina, se skozi tekočino, ki medsebojno motijo, širijo lahki in površinski plazmonski valovi, ki spreminjajo vzorce motenj, ki jih zbirajo detektorji, odvisno od kemične sestave tekoč
S prilagajanjem razdalje med utori in središčem reže lahko interferometre kalibriramo tako, da zaznamo podpise določenih spojin ali molekul z visoko občutljivostjo v izjemno majhnih volumskih količinah.
Že v članku, objavljenem leta 2012, je Brownova ekipa pokazala, da lahko interferometri v biočipu zaznajo glukozo v vodi. Vendar pa je bilo drugo vprašanje selektivno odkrivanje glukoze v kompleksni raztopini, kot je človeška slina.
"Slina je približno 99 odstotkov vode, tako da je 1 odstotek tisti, ki predstavlja težave, " pravi Pacifici. "Obstajajo encimi, soli in druge komponente, ki lahko vplivajo na odziv senzorja. S tem delom, smo rešili problem posebnosti naše sheme zaznavanja ". Ti strokovnjaki so to naredili s pomočjo kemije barvil, da so ustvarili sledljiv marker za glukozo.
Raziskovalci so v čip dodali mikrofluidne kanale, da bi uvedli dva encima, ki reagirata z glukozo na zelo specifičen način. Prvi encim, glukozida oksidaza, reagira z glukozo in tvori molekulo vodikovega peroksida, ki reagira z drugim encimom, hrenovo peroksidazo, pri čemer nastane molekula, imenovana resorufin, ki lahko absorbira in oddaja rdečo svetlobo, obarva raztopino.
Nato so znanstveniki lahko prilagodili interferometre in iskali rdeče molekule resorufina. "Reakcija poteka naenkrat: molekula glukoze ustvari molekulo resorufina - pravi Pacifici -. Tako lahko preštejemo število motivov resorufina v raztopini in sklepamo na število molekul glukoze, ki so bili prvotno prisotni v raztopini. "
Skupina je preizkusila njihovo kombinacijo kemije barvil in plazmonične interferometrije z iskanjem glukoze v umetni slini, mešanici vode, soli in encimov, ki je podobna resničnemu človeku. Tako so ugotovili, da lahko resorufin zaznajo v realnem času z veliko natančnostjo in specifičnostjo in uspeli so zaznati spremembe koncentracije glukoze 0, 1 mikromola na liter, kar je desetkrat večja občutljivost, ki jo lahko dosežejo interferometri.
Naslednji korak pri delu je, kot pravi Pacifici, začetek testiranja metode v resnični človeški slini. Navsezadnje raziskovalci upajo, da bodo razvili majhno, avtonomno napravo, ki bi lahko diabetikom omogočila neinvaziven način spremljanja njihove ravni glukoze. "Zdaj kalibriramo to napravo za inzulin, " poroča Pacifici Said, ki dodaja, da bi jo lahko uporabili tudi za zaznavanje toksinov v zraku ali vodi ali v laboratoriju za nadzorovanje kemičnih reakcij, ki se na območju senzorja pojavijo pravočasno. resnično.
Vir:
Oznake:
Cut-In-Otrok Psihologija Wellness
Novi čip uporablja vrsto specifičnih kemičnih reakcij skupaj s plazmonsko interferometrijo, ki zaznava kemični podpis spojin s pomočjo svetlobe. Naprava je dovolj občutljiva, da zazna razlike v koncentracijah glukoze, ki ustreza nekaj tisoč molekul v vzorčeni količini.
"Dokazali smo občutljivost, potrebno za merjenje značilnih koncentracij glukoze v slini, ki so ponavadi stokrat nižje kot v krvi, " pojasnjuje direktor raziskave, Domenico Pacifici, docent za univerzo Brown. "Zdaj smo to sposobni narediti z zelo visoko specifičnostjo, kar pomeni, da lahko ločimo glukozo od komponent sline v ozadju, " doda.
Biočip je sestavljen iz kosa kvadratnega palca kremena, prevlečenega s tanko plastjo srebra. V nanosmernem srebru je vtisnjenih na tisoče interferometrov, drobnih rež z režo na vsaki strani širine 200 nanometrov. Reža je široka 100 nanometrov, približno 1000-krat tanjša od človeške dlake.
Ko luč sveti na čipu, reže povzročijo val prostih elektronov v srebru, površinski plazmonski polariton, ki se širi v režo. Ti valovi motijo svetlobo, ki prehaja skozi utor, občutljivi detektorji pa merijo vzorce motenj, ki jih ustvarjajo utori in utori.
Na ta način, ko se na čip odloži tekočina, se skozi tekočino, ki medsebojno motijo, širijo lahki in površinski plazmonski valovi, ki spreminjajo vzorce motenj, ki jih zbirajo detektorji, odvisno od kemične sestave tekoč
S prilagajanjem razdalje med utori in središčem reže lahko interferometre kalibriramo tako, da zaznamo podpise določenih spojin ali molekul z visoko občutljivostjo v izjemno majhnih volumskih količinah.
Že v članku, objavljenem leta 2012, je Brownova ekipa pokazala, da lahko interferometri v biočipu zaznajo glukozo v vodi. Vendar pa je bilo drugo vprašanje selektivno odkrivanje glukoze v kompleksni raztopini, kot je človeška slina.
"Slina je približno 99 odstotkov vode, tako da je 1 odstotek tisti, ki predstavlja težave, " pravi Pacifici. "Obstajajo encimi, soli in druge komponente, ki lahko vplivajo na odziv senzorja. S tem delom, smo rešili problem posebnosti naše sheme zaznavanja ". Ti strokovnjaki so to naredili s pomočjo kemije barvil, da so ustvarili sledljiv marker za glukozo.
Raziskovalci so v čip dodali mikrofluidne kanale, da bi uvedli dva encima, ki reagirata z glukozo na zelo specifičen način. Prvi encim, glukozida oksidaza, reagira z glukozo in tvori molekulo vodikovega peroksida, ki reagira z drugim encimom, hrenovo peroksidazo, pri čemer nastane molekula, imenovana resorufin, ki lahko absorbira in oddaja rdečo svetlobo, obarva raztopino.
Nato so znanstveniki lahko prilagodili interferometre in iskali rdeče molekule resorufina. "Reakcija poteka naenkrat: molekula glukoze ustvari molekulo resorufina - pravi Pacifici -. Tako lahko preštejemo število motivov resorufina v raztopini in sklepamo na število molekul glukoze, ki so bili prvotno prisotni v raztopini. "
Skupina je preizkusila njihovo kombinacijo kemije barvil in plazmonične interferometrije z iskanjem glukoze v umetni slini, mešanici vode, soli in encimov, ki je podobna resničnemu človeku. Tako so ugotovili, da lahko resorufin zaznajo v realnem času z veliko natančnostjo in specifičnostjo in uspeli so zaznati spremembe koncentracije glukoze 0, 1 mikromola na liter, kar je desetkrat večja občutljivost, ki jo lahko dosežejo interferometri.
Naslednji korak pri delu je, kot pravi Pacifici, začetek testiranja metode v resnični človeški slini. Navsezadnje raziskovalci upajo, da bodo razvili majhno, avtonomno napravo, ki bi lahko diabetikom omogočila neinvaziven način spremljanja njihove ravni glukoze. "Zdaj kalibriramo to napravo za inzulin, " poroča Pacifici Said, ki dodaja, da bi jo lahko uporabili tudi za zaznavanje toksinov v zraku ali vodi ali v laboratoriju za nadzorovanje kemičnih reakcij, ki se na območju senzorja pojavijo pravočasno. resnično.
Vir:
