Ультрачувствительный биодатчик из нанотрубок

Ученые разработали сверхчувствительный биодатчик из углеродистых нанотрубок.

Он состоит из группы нанотрубок, покрытых тонким слоем распознающего белок полимера и способен с помощью электрохимических сигналов обнаруживать некоторое количество белков.

Все это может привести к созданию нового диагностического инструмента для выявления ряда заболеваний, считают ученые из Бостонского колледжа.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Nanotechnology.

Биодатчик из нанотрубок способен обнаружить человеческий белок ферритин, первичный содержащий железо белок в клетках, а также онкогенный белок Е7, полученный из человеческого папилломавируса.

Дальнейшие тесты с использованием кальмодулина показали, что датчик различает варианты белка, которые принимают различные формы.

Технология молекулярного импринтинга показала, что структуры полимера могут использоваться в разработке датчиков, способных к распознаванию определенных органических веществ, однако здесь есть ряд проблем.

Ученые применили множество нанотрубок с диаметром в 300 раз меньше человеческого волоса, покрытых непроводящим полимером, который способен распознавать белки с чувствительностью субпикограмм на литр.

Центральная функция датчика — импринт молекул белка на полимерном непроводящем покрытии. Поскольку импринт уменьшает толщину покрытия, эти области полимера регистрируют более низкий уровень импеданса, чем остальная часть полимерного изолятора в момент контакта со свойственным белкам зарядом и ионизированным соляным раствором.

«Когда молекула белка втягивается в свое зеркальное отражение, она заполняет пустоту в изоляторе, и нанотрубки регистрируют изменение сопротивления, сигнализируя о наличии белка», сообщил профессор биологии Донг Кэй.

Обнаружение можно увидеть в режиме реального времени, не дожидаясь результатов затяжного лабораторного анализа. Это значит, что технология молекулярного импринтинга нанотрубками может привести к созданию биодатчиков, которые способны обнаруживать человеческий папилломавирус или некоторые другие вирусы на несколько недель раньше, чем позволяют существующие методы диагностики.

Нанотрубочный датчик может искать белок вируса целенаправленно, в противоположность поиску антител папилломавируса или клеточных иммунных реакций.

«В случае с некоторыми заболеваниями никто не может дать точный ответ, почему человек болен», сказал Кэй. «Все, что обычно известно, так это подозрение на вирус. Но в это время у пациента в организме может не оказаться соответствующих антител, а потому, возможно, нет следов и самого вируса. И вот теперь становится возможным обнаружение и последующий анализ поверхностных белков вируса непосредственно с помощью молекулярного импринтинга».

29.06.2010