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)

Ученые разработали методику оценки концентрации оксида азота в живых организмах с помощью сенсоров из углеродных нанотрубок. (кликните картинку для увеличения)

18.11.2013 (11:12)
Просмотров: 2322
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
биомаркер, нанотрубка, сенсор, оксид, азот,
Естественные науки >> Биология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Исследователи из США создали первые сенсоры на основе углеродных нанотрубок, которые могут функционировать прямо в живой ткани. Подобные устройства могут вводиться в кровоток внутривенно или имплантироваться под кожу для обнаружения в организме таких молекул, как оксид азота. Важно, что подобные сенсоры работают в режиме реального времени.

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.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100