• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.02.2023
НИУ ВШЭ
201

Российские ученые представили новый способ применения нанофотонного сенсора

4.6

Команда исследователей из Высшей школы экономики, Сколтеха, МПГУ и МИСИС добилась новых успехов в разработке «лаборатории на чипе» — компактного сенсорного прибора для биохимического анализа. На примере пленок из сывороточного альбумина ученые доказали, что поверхность чипа можно модифицировать для избирательного анализа многокомпонентных растворов. Чип позволит проводить точный анализ крови по 3–5 микролитрам и в перспективе поможет медикам обнаруживать специфические маркеры болезней.

Российские ученые представили новый способ применения нанофотонного сенсора / ©Getty images

Исследование опубликовано в журнале Analytical Chemistry. «Чип соразмерен с пятирублевой монетой. Но при этом на его поверхности можно создать десятки чувствительных устройств, подвести к ним микрофлюидные каналы, модернизировать поверхность каждого из сенсоров и создать прототип “лаборатории на чипе”», — считает один из разработчиков новой технологии, профессор МИЭМ НИУ ВШЭ и МПГУ Григорий Гольцман.

Практически любое медицинское обследование начинается с назначения анализов. Чаще всего пациенты сдают общий анализ крови. Он позволяет оценить содержание гемоглобина, количество эритроцитов и лейкоцитов и т.д. Иногда для анализа важен не целый ряд показателей, а только один компонент. Например, необходимо определить количество экзосом — микроскопических внеклеточных везикул (пузырьков), повышенная концентрация которых в плазме крови свидетельствует о развитии онкологии.

В лаборатории это делают с помощью чувствительных датчиков: их поверхность модифицируют специальным слоем, который связывается только со специфичными экзосомами и «вылавливает» их из раствора для анализа. На некоторых устройствах процедура требует нескольких действий: сначала наносят слой на поверхность датчика, а затем на дополнительном оборудовании проверяют его качество. Авторы исследования показали, как можно упростить проверку и с помощью датчиков на самом чипе отслеживать модификацию поверхности.

Принцип работы гибридного фотонно-микрофлюидного чипа. Оптическое излучение вводится в систему, затем делится на два плеча. Одна часть уходит в верхнее плечо над микрофлюидным каналом с прокачиваемыми веществами, а другая часть распространяется в нижнем плече для сравнения, на которое ничего не влияет. По разнице оптического излучения между нижним и верхним плечом фиксируется изменение значения оптической плотности / ©Пресс-служба НИУ ВШЭ

Для этого ученые провели ряд экспериментов на подложке чипа: на нее наносились тонкие пленки из белка. Чип состоит из трех частей: микрофлюидных каналов, через которые прокачиваются вещества, нитрид-кремниевой подложки, на поверхности которой создают пленки, и интерферометра, который измеряет оптическую плотность веществ. Микрофлюидный канал расположен над чувствительной частью одного из плеч интерферометра.

В экспериментах на чувствительную поверхность фотонных датчиков наносили пленки из белка и дубильной кислоты. Сначала через микрофлюидные каналы прокачивали белок (сывороточный бычий альбумин), промывали излишки деионизованной водой, затем прокачивали дубильную кислоту и снова наносили слой из белка. Каждый слой анализировали с помощью оптических показаний интерферометра.

«У оптических датчиков чипа высокая чувствительность, но низкая специфичность к компонентам растворов. Во-первых, нам удалось повысить специфичность благодаря модификации поверхности датчика пленкой из молекул, чувствительной только к одному компоненту из раствора. Во-вторых, процесс нанесения покрытия контролировался самим сенсором в реальном времени», — объясняет профессор Сколтеха Дмитрий Горин.

Ученые продолжат работать над созданием «лаборатории на чипе» — прибора для биохимического анализа сразу нескольких компонентов по минимальному количеству биологических жидкостей, например по одной капле крови. Для этого планируется объединить несколько устройств.

«Одновременная работа всех сенсоров на приборе после модификации поверхности каждого из каналов позволит анализировать 3–5 микролитров крови на наличие маркеров и поставить предварительный диагноз пациенту», — поясняет один из авторов статьи, выпускник ВШЭ, аспирант Сколтеха Алексей Кузин. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:19
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

Позавчера, 17:08
Ольга Иванова

Канадские исследователи изучили поведение приматов в естественной среде обитания и пришли к выводу, что те из них, кто имеет врожденные аномалии или покалечен в процессе жизни, вполне неплохо адаптируются к своим недостаткам. Они не только выживают, но и размножаются. Более того, им активно помогают сородичи.

Вчера, 14:56
Илья

Команда ученых, работавшая вместе со съемочной группой National Geographic в отдаленных районах Амазонки, обнаружила ранее не задокументированный вид гигантской анаконды.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

16 февраля
Мария Азарова

Целью нового исследования было понять, какие бактерии полости рта отвечают за продукцию метантиола, или метилмеркаптана — бесцветного токсичного газа с сильным и неприятным запахом, напоминающим зловоние гнилой капусты.

19 февраля
Полина

Подростки чаще пробуют писать музыку, если у них есть возможность получать соответствующее дополнительное образование, а также когда они чувствуют поддержку и преемственность. При этом есть пять типовых траекторий, которые приводят к собственному творчеству.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: