2014. június 5., csütörtök. Az Egyesült Államokban a Rhode Island-i Brown Egyetem kutatói új biochip-érzékelőt fejlesztettek ki, amely szelektíven képes mérni a glükózkoncentrációt az emberi nyálhoz hasonló komplex oldatban. Az áttörés, amelyet a „Nanophotonics” című kiadványban publikáltak, jelentős, mivel lehetővé tenné egy olyan eszköz tervezését, amely lehetővé teszi a cukorbetegek számára, hogy a vér felvétele nélkül mérjék a glükózszintet.
Az új chip speciális kémiai reakciók sorozatát használja a plazmonikus interferometriával együtt, amely a vegyületek kémiai aláírásának fény segítségével történő detektálására szolgál. A készülék elég érzékeny ahhoz, hogy észlelje a mintában szereplő térfogat néhány ezer molekulájának megfelelő glükózkoncentráció-különbségeket.
"Bebizonyítottuk a nyálban található tipikus glükózkoncentrációk méréséhez szükséges érzékenységet, amelyek általában százszor alacsonyabbak, mint a vérben" - magyarázza a kutatási igazgató, Domenico Pacifici, a Brown Egyetem mérnöki adjunktusának szakértője. "Most nagyon specifikusan meg tudjuk csinálni, ami azt jelenti, hogy megkülönböztethetjük a glükózt a nyál háttér-összetevőitől" - teszi hozzá.
A biochip négyzetméteres kvarcdarabból áll, amely vékony ezüstréteggel van bevonva. Nanoméretű ezüstre gravírozott ezer interferométer, apró rés, mindkét oldalán 200 nanométer széles. A hasítás 100 nanométer széles, körülbelül 1000-szer vékonyabb, mint az emberi haj.
Amikor a fény ragyog a chipre, a rések szabad elektronok hullámát okozják ezüstben, egy felszíni plazmon polaritonban, amely elterjed a résbe. Ezek a hullámok zavarják a horonyon áthaladó fényt, és az érzékeny detektorok mérik a barázdák és hornyok által generált interferenciamintákat.
Ilyen módon, amikor egy folyadék lerakódik a chipre, a könnyű és a felszíni plazmonhullámok átterjednek az egymást zavaró folyadékon, és megváltoztatják a detektorok által összegyűjtött interferenciamintákat, a kémiai összetétel függvényében. I folyadék.
A barázdák és a rés középpontja közötti távolság beállításával az interferométerek kalibrálhatók bizonyos vegyületek vagy molekulák jelének detektálására, nagy érzékenységgel, rendkívül kis mintamennyiségekben.
Már a 2012-ben közzétett cikkben Brown csapata kimutatta, hogy a biochipben lévő interferométerek kimutathatják a víz glükózt. Ugyanakkor egy másik kérdés a glükóz szelektív kimutatása komplex oldatban, például emberi nyálban.
"A nyál mintegy 99 százaléka víz, tehát 1 százalék az, amely felteszi a problémát" - mondja Pacifici. "Vannak olyan enzimek, sók és egyéb összetevők, amelyek befolyásolhatják az érzékelő válaszát. Ezzel a munkával, megoldottuk az észlelési rendszerünk sajátosságainak problémáját ". Ezek a szakértők festékkémiai módszerrel készítették el a glükóz nyomkövetési markerének létrehozására.
A kutatók mikrofluid csatornákat adtak a chipbe két enzim bevezetésére, amelyek nagyon specifikusan reagálnak a glükózzal. Az első enzim, a glükóz-oxidáz, reagál a glükózzal, és hidrogén-peroxid molekulát képez, amely reagál a második enzimmel, a torma-peroxidázzal, és így resorufin nevű molekulát állít elő, amely képes abszorbeálni és vörös fényt bocsátani ki, és színezi az oldatot.
Ezután a tudósok képesek voltak hangolni az interferométereket, hogy megkeressék a piros resorufin molekulákat. "A reakció egy-egy módon zajlik: egy glükóz-molekula resorufin-molekulát hoz létre - mondja a Pacifici. - Tehát megszámolhatjuk az oldatban lévő resorufin-molekulák számát és következtethetjük a glükózmolekulák számát, amelyek eredetileg jelen voltak a megoldásban. "
A csoport a festékkémia és a plazmonikus interferometria kombinációját kipróbálta úgy, hogy glükózt kerest a mesterséges nyálban, víz, sók és enzimek keverékében, amely valódi emberre hasonlít. Így azt találták, hogy valós időben nagy pontossággal és specifikussággal detektálhatják a rezorufint, és sikerült észlelniük a glükóz koncentrációjának 0, 1 mikromól / liter változását, az érzékenység tízszeresét, amelyet az interferométerekkel lehet elérni.
A munka következő lépése, Pacifici szerint, a módszer valódi emberi nyálban való tesztelésének megkezdése. Végül a kutatók azt remélik, hogy kifejlesztenek egy kicsi, autonóm eszközt, amely a cukorbetegek számára nem invazív módot adna a glükózszintjük monitorozására. "Most kalibráljuk ezt az eszközt inzulinra" - jelentette ki Pacifici Said, aki hozzáteszi, hogy felhasználható lenne a levegőben vagy vízben lévő toxinok kimutatására vagy laboratóriumban az érzékelő területén időben bekövetkező kémiai reakciók ellenőrzésére. igazi.
Forrás:
Címkék:
Távozáskor Wellness Cut-And-Gyermek
Az új chip speciális kémiai reakciók sorozatát használja a plazmonikus interferometriával együtt, amely a vegyületek kémiai aláírásának fény segítségével történő detektálására szolgál. A készülék elég érzékeny ahhoz, hogy észlelje a mintában szereplő térfogat néhány ezer molekulájának megfelelő glükózkoncentráció-különbségeket.
"Bebizonyítottuk a nyálban található tipikus glükózkoncentrációk méréséhez szükséges érzékenységet, amelyek általában százszor alacsonyabbak, mint a vérben" - magyarázza a kutatási igazgató, Domenico Pacifici, a Brown Egyetem mérnöki adjunktusának szakértője. "Most nagyon specifikusan meg tudjuk csinálni, ami azt jelenti, hogy megkülönböztethetjük a glükózt a nyál háttér-összetevőitől" - teszi hozzá.
A biochip négyzetméteres kvarcdarabból áll, amely vékony ezüstréteggel van bevonva. Nanoméretű ezüstre gravírozott ezer interferométer, apró rés, mindkét oldalán 200 nanométer széles. A hasítás 100 nanométer széles, körülbelül 1000-szer vékonyabb, mint az emberi haj.
Amikor a fény ragyog a chipre, a rések szabad elektronok hullámát okozják ezüstben, egy felszíni plazmon polaritonban, amely elterjed a résbe. Ezek a hullámok zavarják a horonyon áthaladó fényt, és az érzékeny detektorok mérik a barázdák és hornyok által generált interferenciamintákat.
Ilyen módon, amikor egy folyadék lerakódik a chipre, a könnyű és a felszíni plazmonhullámok átterjednek az egymást zavaró folyadékon, és megváltoztatják a detektorok által összegyűjtött interferenciamintákat, a kémiai összetétel függvényében. I folyadék.
A barázdák és a rés középpontja közötti távolság beállításával az interferométerek kalibrálhatók bizonyos vegyületek vagy molekulák jelének detektálására, nagy érzékenységgel, rendkívül kis mintamennyiségekben.
Már a 2012-ben közzétett cikkben Brown csapata kimutatta, hogy a biochipben lévő interferométerek kimutathatják a víz glükózt. Ugyanakkor egy másik kérdés a glükóz szelektív kimutatása komplex oldatban, például emberi nyálban.
"A nyál mintegy 99 százaléka víz, tehát 1 százalék az, amely felteszi a problémát" - mondja Pacifici. "Vannak olyan enzimek, sók és egyéb összetevők, amelyek befolyásolhatják az érzékelő válaszát. Ezzel a munkával, megoldottuk az észlelési rendszerünk sajátosságainak problémáját ". Ezek a szakértők festékkémiai módszerrel készítették el a glükóz nyomkövetési markerének létrehozására.
A kutatók mikrofluid csatornákat adtak a chipbe két enzim bevezetésére, amelyek nagyon specifikusan reagálnak a glükózzal. Az első enzim, a glükóz-oxidáz, reagál a glükózzal, és hidrogén-peroxid molekulát képez, amely reagál a második enzimmel, a torma-peroxidázzal, és így resorufin nevű molekulát állít elő, amely képes abszorbeálni és vörös fényt bocsátani ki, és színezi az oldatot.
Ezután a tudósok képesek voltak hangolni az interferométereket, hogy megkeressék a piros resorufin molekulákat. "A reakció egy-egy módon zajlik: egy glükóz-molekula resorufin-molekulát hoz létre - mondja a Pacifici. - Tehát megszámolhatjuk az oldatban lévő resorufin-molekulák számát és következtethetjük a glükózmolekulák számát, amelyek eredetileg jelen voltak a megoldásban. "
A csoport a festékkémia és a plazmonikus interferometria kombinációját kipróbálta úgy, hogy glükózt kerest a mesterséges nyálban, víz, sók és enzimek keverékében, amely valódi emberre hasonlít. Így azt találták, hogy valós időben nagy pontossággal és specifikussággal detektálhatják a rezorufint, és sikerült észlelniük a glükóz koncentrációjának 0, 1 mikromól / liter változását, az érzékenység tízszeresét, amelyet az interferométerekkel lehet elérni.
A munka következő lépése, Pacifici szerint, a módszer valódi emberi nyálban való tesztelésének megkezdése. Végül a kutatók azt remélik, hogy kifejlesztenek egy kicsi, autonóm eszközt, amely a cukorbetegek számára nem invazív módot adna a glükózszintjük monitorozására. "Most kalibráljuk ezt az eszközt inzulinra" - jelentette ki Pacifici Said, aki hozzáteszi, hogy felhasználható lenne a levegőben vagy vízben lévő toxinok kimutatására vagy laboratóriumban az érzékelő területén időben bekövetkező kémiai reakciók ellenőrzésére. igazi.
Forrás:
