Магнитная наноэмульсия позволяет измерять уровень глюкозы в крови
 Схематическое изображение принципа действия нового датчика. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Группа ученых из Indira Gandhi Centre for Atomic Research (Индия) разработала новый глюкометр, используя для этого магнитно-поляризуемую наноэмульсию капель, имеющих радиус около 100 нм. Эмульсия была получена путем смешивания ферромагнитных наночастиц оксида железа (имеющих поперечные размеры около 10 нм) с маслом, поверхностно-активными веществами и водой. Исследования показали, что когда данный раствор подвергается одновременному воздействию молекул глюкозы и магнитного поля, его цвет изменяется.
Как заявляют сами ученые, они наткнулись на это явление случайно во время фундаментальных физических исследований магнитных поляризуемых наноэмульсий. Случайная находка побудила их измерить цвет наноэмульсии (т.е. дифракцию света в этой субстанции) в присутствии глюкозы с использованием спектрографа. Измерения показали, что сдвиг дифрагировавшей волны оказался довольно высоким, причем, он изменялся линейно, в зависимости от концентрации молекул глюкозы. К их большому удивлению, при концентрации глюкозы в 30 mM сдвиг длины волны оказался порядка 69 нм, причем, он мог быть увеличен для системы с более подходящими параметрами наноэмульсии. Поскольку сдвиг длины волны изменяется линейно с концентрацией глюкозы, ученые решили, что сама эмульсия может в перспективе использоваться в качестве биосенсора.
Новый сенсор функционирует благодаря тому, что во внешнем магнитном поле капельки наноэмульсии образуют одномерные цепочечные структуры, которые вызывают дифракцию света в видимой области электромагнитного спектра. Без внешнего магнитного поля капли наноэмульсии движутся случайным образом (за счет броуновского движения). Однако магнитное поле индуцирует в каждой капле дипольный момент, ориентируя ее по направлению этого поля. Линейные цепочки формируются вдоль направления поля, когда силы отталкивания между каплями сбалансированы силами притяжения. Длина дифрагировавшей волны (брэгговский пик) при этом зависит от расстояния между каплями.
В будущем новое устройство поможет изменить способ контроля уровня сахара в крови у больных диабетом. Принцип действия большинства существующих на сегодняшний день глюкометров базируется на использовании фермента глюкооксидазы, внедренного в электромеханическую систему, в которой реакция устройства зависит от активности фермента и массопереноса глюкозы. Эта методика требует относительно много времени для получения результатов. Кроме того, необходимо создавать довольно сложный аппарат. Таким образом, новизна предложенной методики заключается в практически мгновенной работе и отсутствии какого-либо фермента, необходимого для работы. При этом не требуется использовать никакого электронного оборудования – концентрацию глюкозы можно оценивать визуально (оценивая цвета наноэмульсии при смешении с фракцией крови или мочи в магнитном поле, которое может генерировать крошечный магнит или соленоид). Для количественной оценки уровня глюкозы с помощью предложенной методики потребуется около 200 микролитров наноэмульсии и карманного оптического спектрографа для точного выявления сдвига длины волны.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
В настоящее время исследователи заняты повышением чувствительности своего метода. Кроме того, они уже ищут коммерческих партнеров для производства датчиков нового типа.
Также по теме:
- Повышенный уровень содержания сахара в крови у пожилых женщин связан с повышением вероятности развития колоректального рака
- Каноловое масло может дополнить рацион питания людей с сахарным диабетом 2-го типа
- Учёные перепрограммировали клетки кожи в клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин
- Транзисторы на основе нанотрубок позволяют создать отличные датчики глюкозы
- Метаболизм глюкозы цитотоксических Т-лимфоцитов отвечает за их нормальное функционирование
Источники: