Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Умный сенсор в семь раз ускорил анализ связей ДНК с наночастицами, которые используются для диагностики
Ученые активно работают над созданием наноматериалов и наночастиц для экспресс-ДНК-диагностики, которые не только ускорят анализ заболеваний, но и позволят создать новые медицинские средства для лечения серьезных болезней. Для решения этих задач в МФТИ разработали уникальный по своим свойствам умный материал. На следующем этапе ученые создали новый оптический биосенсор для анализа кинетики связывания наноматериалов с лигандами — молекулами ДНК. Это поможет быстрее разрабатывать новые медицинские тесты.
Работа опубликована в журнале Molecular Biology. Для разработки интеллектуальных тераностических агентов на основе наноматериалов необходимо знать, как происходит процесс связывания агентов с поверхностью биочипа. Однако оценка этих параметров по-прежнему остается сложной задачей. Для ее решения ученые МФТИ разработали новый биосенсор, способный оптимизировать работу молекулярных маяков на наночастицах. Эти интеллектуальные материалы показали семикратное увеличение скорости адсорбции при переключении молекулярных маяков из состояния «выключено» (без лиганда) в состояние «включено».
«Это исследование является некоторым продолжением предыдущего проекта наших же ученых из МФТИ, которые разработали уникальный “умный” материал на основе явления “молекулярных маяков”. Новый материал позволяет проводить детекцию небольших молекул ДНК с высокой точностью и в небольших количествах, что было затруднительно при использовании более классических подходов. Исследование было опубликовано в ACS Nano.
Наша работа — следующий этап, и была направлена на создание биосенсора, с использованием которого можно отслеживать процесс связывания умных материалов с молекулами ДНК», — рассказала об исследовании Елена Комедчикова, м.н.с. лаборатории биохимических исследований канцерогенеза МФТИ.
В целом для экспресс-ДНК-диагностики ученые часто используют чувствительные к стимулам интеллектуальные материалы, которые активируются входными сигналами и остаются неактивными до их поступления. Подобные материалы представляют большой интерес для анализа биохимических данных.
В процессе работы биофизики из лаборатории нанобиотехнологий МФТИ пришивали молекулу одноцепочечной ДНК одним концом на поверхность наночастиц. ДНК-молекула не имела двухцепочечных областей, образующихся за счет спаривания фрагментов своей же цепи (так называемых «шпилек»). На другой конец нити был пришит рецептор, распознающий маркеры на поверхности клеток, но который в ходе экспериментов не хотел связываться с мишенью. Ученые предположили, что на поверхности наночастицы одноцепочечная нить ДНК «прилипает» и самопроизвольно сворачивается в клубок, в результате чего рецептор «прячется». Гипотеза подтвердилась, когда к такой частице добавили другую небольшую нить ДНК, и рецептор мгновенно «активировался» и связывался с мишенью.
В новом исследовании ученые из Института биофизики будущего МФТИ, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Отделения нанобиомедицины Научно-технического университета «Сириус» обратили внимание на важный показатель — взаимодействие между наночастицами и непосредственно молекулами организма (белками клеточной мембраны, нуклеиновыми кислотами и т.д.), так как эти параметры критичны для адресной доставки. Для оценки кинетики связывания обычно используют методы биосенсорного анализа. Также для моделирования измерений кинетики используют динамическое рассеяние света, флуоресцентную спектроскопию и гигантское магнитосопротивление. Однако все эти подходы имеют свои ограничения.
Для создания более универсального метода биофизики из МФТИ с коллегами разработали безметочный оптический биосенсор на основе спектральной фазовой интерферометрии. Биосенсор позволяет измерять кинетику связывания и может применяться для различных материалов. Важно, что он может функционировать на поверхности обычного покровного стекла с нанесенным биослоем, что избавляет от необходимости использования дополнительных дорогостоящих покрытий.
Биосенсор работает на основе интерференции света и позволяет в реальном времени измерять скорость взаимодействия наночастиц с его поверхностью, детектируя даже очень низкие концентрации ДНК — от 50 пМ.
«В чем основные преимущества нашего биосенсора? Сейчас для анализа ДНК часто используются сложные методы, которые требуют много времени и дорогостоящего оборудования, а наш сенсор позволяет провести быстрый и дешевый метод детекции. Такой анализ может быть востребован как в фундаментальных, так и в клинических исследованиях, особенно для экспресс-диагностики различных патологических заболеваний. Кроме того, результаты этого исследования в будущем помогут разрабатывать более точные и стабильные системы для диагностики», — подчеркнула Елена Комедчикова.
метод может быть использован для разработки новых молекулярных маяков на наночастицах. При связывании с ДНК молекулярные маяки на наночастицах переходят из состояния «выкл» в «вкл», что приводит к семикратному увеличению константы скорости связывания с поверхностью биочипа. В этом исследовании ученые впервые показали, что регистрируемый сигнал активации интеллектуальных наноматериалов может быть измерен не только в конечной точке, но и в виде кинетической кривой на начальном этапе взаимодействия с мишенью (в данном случае с поверхностью биосенсора).
Разработанные молекулярные маяки на наночастицах открывают новые возможности для создания усовершенствованных нанороботов для тераностики благодаря их высокой чувствительности к анализируемым веществам и эффективной работе при физиологической ионной силе. Последнее выгодно отличает их от ранее разработанных наномаячков, которые были эффективны только в растворах с высоким содержанием соли. В будущем разработанный биосенсор можно будет использовать в качестве диагностического инструмента нового поколения.
Telegram 
Дзен 
VK До сих пор для ученых оставались загадкой, почему угасла культура Шицзяхэ, процветавшая в позднем неолите — начале бронзового века в среднем течении реки Янцзы. Результаты нового исследования, наконец, дали ответ на этот вопрос.
В нервной системе пациентов с этим заболеванием обнаружили значительные скопления иммунных клеток, нацеленных на вирус. Это может свидетельствовать о том, что вирус Эпштейна — Барр способен активно провоцировать иммунную систему.
Канализационный коллектор — скрытый источник загрязнения воздуха в городе. Через его вентиляционные шахты накопленный сероводород и другие агрессивные газы вместе с патогенной микрофлорой выталкиваются на поверхность при сверхплановом заполнении. Эта ядовитая смесь вредит здоровью людей и разъедает бетонные конструкции канализаций. Существующие сегодня защитные механизмы и дорогостоящие вентиляционные системы очистки имеют ограничения: конечные фильтры при достижении пиковой концентрации опасных испарений уходят в аварийный режим. Ученые ПНИПУ и компании «Вентмонтаж» разработали новое решение на основе гидрофильтра. Внедрение системы избавит воздух на 96,8% от механических примесей и на 65% снизит выброс агрессивных газов, а с помощью озонатора обеспечит полное обеззараживание.
17 февраля 2026 года произойдет первое в этом году солнечное затмение, которое будет иметь кольцеобразный тип. Ученый Пермского Политеха Евгений Бурмистров рассказал, почему февральское затмение не похоже ни на одно другое, когда его ожидать и кому посчастливится стать свидетелем редчайшего «огненного кольца».
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Латентный железодефицит и железодефицитная анемия остаются одними из самых распространенных патологических состояний. Пациенты нередко задаются вопросом: возможно ли скорректировать дефицит железа, лишь обогатив рацион железосодержащими продуктами, вроде красного мяса, свеклы, гранатов? Несмотря на логичность этого подхода, современные клинические рекомендации единодушно указывают на его несостоятельность в качестве основного лечения.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно