Прорывные технологии в медицине и фармацевтике — в МФТИ создан эффективный и недорогой в производстве графеновый биосенсор

Ученые лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ создали принципиально новый сверхчувствительный биосенсор на основе оксида графена, благодаря которому станет возможным тестировать лекарственные препараты вне живого организма. Открывающая новые возможности в медицине и фармацевтике технология позволит ускорить процесс вывода на рынок новых эффективных препаратов для лечения инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, гепатиты, герпес, а также рака и многих других болезней.

В публикации о результатах исследований в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, отмечается, что разработка российских ученых основана на использовании поверхностных плазмонов — электромагнитных волн, возникающих на границе проводника и диэлектрика в результате резонансного взаимодействия между фотонами и электронами. Высокая степень зависимости параметров этого резонанса от свойств поверхности, чувствительной к ничтожно малым количествам «постороннего» вещества, позволяет биосенсорам обнаруживать присутствие триллионных долей грамма детектируемого вещества на площадке в квадратный миллиметр. Благодаря этому значительно упрощаются многие исследовательские процедуры в медицине и биологии, а также появляется возможность наблюдать за взаимодействием молекул в «реальном времени».

Сообщается, что принципиально новым решением в чипе является покрытие из оксида графена, которое наносится на стеклянную пластинку, покрытую слоем золота толщиной 35 нанометров. В дальнейшем на эту поверхность ученые осаждали слой из белка стрептавидина, служащего «ловушкой» для молекул. Далее чип устанавливался в биосенсор компании BiOptix и отслеживались изменения параметров плазмонного резонанса в зависимости от присутствия сложных органических молекул — однониточных фрагментов ДНК.

В публикации говорится, что подобным экспериментам были подвержены также биосенсоры на основе графена и коммерчески доступным чипом на основе карбоксиметилированного декстрана. В ходе исследований было показано, что сенсор на основе оксида графена в три раза чувствительнее чипа на основе декстрана и в 3,7 раза — сенсора на чистом графене. Таким образом, новый чип требует в несколько раз меньше молекул для обнаружения того или иного вещества. Плюс, такой сенсор после простой процедуры регенерации (промывки щелочью) может быть использован еще несколько раз. При этом оксид графена дешевле и проще в производстве.

Пресс-служба МФТИ уточнила, что созданное устройство — уже фактически прототип, пригодный для начала серийного производства и выхода на рынок. При массовом производстве биочип на оксиде графена может стоить менее 10 долларов, в то время как существующие в настоящее время на рынке биочипы стоят от 80 до 200 долларов.

Leave a Comment