Инженеры из Стэнфордского университета разработали чувствительный крошечный кремниевый биочип, который может обнаруживать большое количество разнообразных молекул. Технология подойдет для медицинских тестов, в том числе для клинического анализа и поиска маркеров рака или признаков различных вирусных и бактериальных инфекций.
Принцип работы технологии основан на методе оптического обнаружения молекул с помощью метаповерхности, состоящей из небольших кремниевых блоков. Каждый такой массив представляет собой прямоугольный параллелепипед с блоками 500 нм в высоту, 600 нм в длину и 160 нм в ширину.
Кремниевые блоки фокусируют ближний инфракрасный свет на своей верхней поверхности благодаря субволновым наноантеннам. Это позволяет базовому оптическому микроскопу измерять сдвиг длины волны света, исходящего от каждого кремниевого блока, который варьируется в зависимости от молекул, расположенных на них.
Чтобы проверить точность метода, исследователи прикрепили фрагменты одноцепочечного гена длиной 22 нуклеотида к силиконовым коробкам и погрузили массив в буферный раствор. Когда в раствор вводили комплементарные нити ДНК, они тут же присоединялись к связанным, сдвигая длину волны света от каждого параллелепипеда.
Большинство сенсоров для генетических тестов основаны на мониторинге поглощения или излучения света целевыми молекулами, предназначенными для связывания с геном-мишенью. Но в этих методах используется полимеразная цепная реакция для создания множества копий перед попыткой ее идентификации. Это увеличивает стоимость и срок тестирования. Чувствительные метаповерхности, напротив, позволяют обнаружить даже небольшое количество молекул.
Читать далее:
Оказалось, что уровень сахара в крови снижает популярный в России напиток
Всего 25 минут активности в день помогут пожилым избежать опасного синдрома
Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день
На обложке: фотографии метаповерхности. Изображение: Jack Hu et al., Nature Communications