Сенсоры на основе нанотрубок помогают обнаруживать живые биомаркеры
 Ученые разработали методику оценки концентрации оксида азота в живых организмах с помощью сенсоров из углеродных нанотрубок. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Углеродные нанотрубки представляют собой полые цилиндры из свернутого графена (двумерного листа углерода, образующего гексагональную кристаллическую решетку). Известно, что углеродные нанотрубки могли бы быть идеальными биосенсорами, поскольку они естественным образом светятся в инфракрасной области электромагнитного спектра под воздействием излучения из ближней инфракрасной области (а биологические ткани и жидкости прозрачны в этом диапазоне).
Ранние работы уже показали, что углеродные нанотрубки могут использоваться для обнаружения в живом организме оксида азота (NO), если при этом они определенным образом связаны с молекулой ДНК. После того, как молекула оксида азота связывается с комплексом ДНК-нанотрубка, флуоресцентное излучение пропадает, и это свойство может использоваться для мониторинга количества NO (оксид азота является важной сигнальной молекулой в живых клетках, так как она является нейротрансмиттером и координирует функции иммунной системы; таким образом, уровень NO часто нарушен в раковых клетках).
Теперь же группа исследователей из Massachusetts Institute of Technology (США) модифицировала нанотрубки, чтобы сделать биосенсоры, которые самостоятельно работают в живых тканях. Подобные биосенсоры могут вводиться в кровоток, благодаря помещению в капсулу из биосовместимого полимера, предотвращающего слипание нанотрубок в жидкой среде.
Чтобы проверить свойства сенсоров, исследователи водили их в живых мышей (при этом сенсоры с различным типом полимера вводились по-разному: одни – в кровоток, другие – под кожу). Измерения показали, что подобные сенсоры вполне могут использоваться для контроля уровня оксида азота в организме. Нанотрубки, вводившиеся в кровоток, позволяют оценить уровень NO в таких органах, как печень, прежде чем они будут естественным образом отфильтрованы в почках. Другой тип сенсоров, вводившийся под кожу, обеспечивает более длительный мониторинг – до 400 дней, не изменяя точности определения в течение всего времени работы. Подобные сенсоры вполне могут использоваться для мониторинга рака и выявления других воспалительных заболеваний, благодаря возможности долгосрочного обнаружения NO. Их флуоресценция пропадает, как только нанотрубка соединяется с молекулой оксида азота, однако она быстро возвращается вновь, как только NO покидает систему. Кроме того, подобные сенсоры наносят минимальный вред организму, т.е. могут применяться снова и снова.
Работа ученых, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, открывает новые сферы применения для датчиков на основе углеродных нанотрубок. В настоящее время группа ученых занята адаптацией разработанной ими диагностической методики для обнаружения глюкозы, соединяя различные молекулы с углеродными нанотрубками. Кроме того, изучаются различные гидрогели, в которые можно разместить датчики, чтобы позволить им эффективнее распространяться в тканях.
Также по теме:
- Открыт биомаркер, который можно использовать для прогнозирования продолжительности безрецидивной выживаемости после химиотерапии
- Обнаружены новые биомаркеры для астмы и ХОБЛ
- Лечение рака становится более эффективным
- Сверхгладкие нанотрубки
- Трехстенные углеродные нанотрубки могут быть гораздо полезнее одностенных
Источники: