Биосенсоры измеряют концентрацию молекул в биологических образцах для применения в медицине, экологии и промышленности. В идеале они должны предоставлять собой непрерывные данные в реальном времени. Однако постоянный мониторинг малых молекул при низких концентрациях проблематичен. Исследователи из Технического университета Эйндховена разработали инновационный подход к проблеме, используя молекулярных двойников. Это может оказаться решающим в будущих биосенсорах для мониторинга здоровья и раннего выявления болезней. Результаты публикует журнал ACS Sensors.
Исследователи из отделов биомедицинской инженерии и прикладной физики Технического университета Эйндховена придумали новый подход к обнаружению представляющих интерес молекул с малой массой. Именно они используются для мониторинга общего физического состояния человека.
Джунхонг Ян, Менно Принс и его коллеги демонстрируют новый подход, который может непрерывно измерять концентрацию представляющих интерес молекул с малой массой в образцах на основе анализа биочувствительности по подвижности частиц (biosensing by particle mobility, BPM).
Существующие биосенсоры обычно дают один результат измерения для одного биологического образца. Образец может представлять собой кровь, пот, мочу или слюну, а результатом может быть уровень белка, гормона, лекарства или вируса в образце.
Однако было бы лучше, если бы датчики давали непрерывный поток данных, что это позволило бы человеку отслеживать, как заболевание развивается с течением времени.
Каждый биосенсор состоит из трех основных частей:
- молекулярного компонента с биорецептором, который может связываться с интересующей молекулой,
- принципа преобразования, который преобразует молекулярное распознавание в обнаруживаемый сигнал,
- системы обнаружения, которая записывает сигнал и представляет ответ в виде числовой, графической, звуковой или световой индикации, удобной для интерпретации пользователем.
«В этой работе мы сосредоточились на первой части — разработке молекулярного принципа для непрерывного измерения интересующих молекул с низкой молекулярной массой и низкой концентрацией», — объясняет один из авторов разработки.
Сенсор, разработанный Яном, Принсом и командой, адаптировал использование молекулярных двойников или поддельных версий интересующих молекул.
Как эти похожие молекулы помогают обнаруживать настоящие молекулы? Поверхность датчика покрыта антителами, которые могут связываться с интересующими молекулами. Когда в тестовой жидкости нет молекул, похожие молекулы могут свободно связываться с антителами. Однако, когда представляющие интерес молекулы найдены, они могут связываться с антителами. В результате двойники освобождаются от «работы».
Работа сенсорной платформы довольно проста и, надо сказать, гениальна. Все события молекулярного связывания должны быть обратимыми. Это включает связывание между антителами и двойниками, а также связывание между антителами и интересующими молекулами в растворе.
Происходят повторяющиеся события связывания и развязывания с участием похожих молекул или интересующих молекул в жидкости, и эти события можно легко измерить с помощью оптической микроскопии, записав состояние микрочастицы.
Читать также
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Посмотрите на самые близкие снимки поверхности Солнца
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное