Традиционные медицинские анализы часто требуют отправки образцов в лабораторию — процесс долгий и дорогой. А вот диагностика у постели больного (point-of-care) — это быстрые, простые и дешевые тесты, которые проводят прямо на месте. Недавно ученые из Института геномной биологии Карла Р. Вуза представили новые методы создания биосенсоров для раннего выявления болезней.

Павлиньи перья переливаются разными цветами не из-за пигментов, а благодаря наноструктурам — фотонным кристаллам, которые преломляют свет под разными углами. Вдохновившись этим, исследователи из Университета Иллинойса разработали биосенсоры на основе таких кристаллов. Раньше они использовали золотые наночастицы для усиления сигнала, но у этого подхода был недостаток: на близком расстоянии частицы гасили свечение вместо того, чтобы его усиливать.

Фотонные кристаллы — это материалы с периодической структурой, которые могут блокировать, усиливать или менять направление света. Работают как «светофильтры» на наноуровне.

В новой работе, описанной в издании MRS Bulletin, команда применила криосоретные наносборки — структуры из золотых наночастиц, созданные методом сверхбыстрой заморозки. Это позволило усилить сигнал в 200 раз по сравнению с обычными фотонными кристаллами.

А в статье для издания APL Materials ученые добавили магнитные свойства в наносборки, чтобы задействовать не только электрическую, но и магнитную составляющую света. Технология показала рекордную чувствительность — обнаруживала вещества в аттомолярных концентрациях.

Теперь исследователи хотят адаптировать метод для поиска конкретных биомаркеров — микроРНК, ДНК опухолей и вирусных частиц. Если все получится, это упростит раннюю диагностику рака и инфекций.

Технология может изменить раннюю диагностику:

• Скорость — результаты за минуты вместо дней.
• Доступность — дешевле лабораторных анализов.
• Точность — обнаружение ничтожно малых концентраций.

Особенно ценна для стран с плохой мединфраструктурой — тесты можно проводить даже в полевых условиях.

Пока метод испытан только на модельных образцах. Неясно, как он поведет себя с реальными биожидкостями (например, кровью), где есть примеси, способные искажать сигнал.

Ранее российские ученые сообщили о разработке экспресс-теста для диагностики рака.