Torstai 5. kesäkuuta 2014.- Yhdysvaltain Rhode Islandin Brown-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden biopiirisensorin, joka voi valikoivasti mitata glukoosipitoisuuksia monimutkaisessa liuoksessa, joka on samanlainen kuin ihmisen sylki. Läpimurto, joka on julkaistu ”Nanophotonics” -lehdessä, on merkittävä, koska se voisi mahdollistaa laitteen suunnittelun, jonka avulla diabeetikot voivat mitata glukoositasoa verestämättä.
Uusi siru käyttää joukkoa spesifisiä kemiallisia reaktioita yhdessä plasmonisen interferometrian kanssa, keino ilmaista yhdisteiden kemiallinen allekirjoitus valolla. Laite on riittävän herkkä havaitsemaan erot glukoosipitoisuuksissa, jotka vastaavat muutamaa tuhatta molekyyliä näytteessä olevasta tilavuudesta.
"Olemme osoittaneet herkkyyden, jota tarvitaan syljen glukoosipitoisuuksien mittaamiseen, jotka ovat yleensä sata kertaa alhaisemmat kuin veressä", selittää tutkimusjohtaja, Brownomen yliopiston tekniikan apulaisprofessori Domenico Pacifici. "Nyt pystymme tekemään sen erittäin korkealla spesifisyydellä, mikä tarkoittaa, että voimme erottaa glukoosin syljen taustakomponenteista", hän lisää.
Biohake koostuu neliötuuman kvartsinpalasta, joka on päällystetty ohuella hopeapäällysteellä. Nanomittakaavahopeaan kaiverrettuina on tuhansia interferometrejä, pieniä rakoja, joiden molemmin puolin on rako 200 nanometriä leveä. Rako on 100 nanometriä leveä, noin 1000 kertaa ohuempi kuin ihmisen hiukset.
Kun valo palaa sirulla, raot aiheuttavat vapaiden elektronien aallon hopeassa, pinnallisen plasmonipolaritonin, joka leviää rakoon. Nämä aallot häiritsevät uran läpi kulkevaa valoa, ja herkät ilmaisimet mittaavat urien ja urien tuottamat häiriökuviot.
Tällä tavalla, kun nestettä kerrostetaan sirulle, kevyet ja pintaplasmonaalot etenevät nesteen läpi, joka häiritsee toisiaan, muuttaen ilmaisimien keräämiä häiriökuvioita riippuen kemiallisesta koostumuksesta I neste.
Säätämällä urien ja raon keskipisteiden välistä etäisyyttä, interferometrit voidaan kalibroida spesifisten yhdisteiden tai molekyylien allekirjoitusten havaitsemiseksi, erittäin herkillä erittäin pienillä näytteen tilavuuksilla.
Jo vuonna 2012 julkaistussa artikkelissa Brownin joukkue osoitti, että biopiirin interferometrit pystyivät havaitsemaan vedessä sokerin. Kuitenkin, toinen kysymys oli glukoosin selektiivinen havaitseminen kompleksisessa liuoksessa, kuten ihmisen syljessä.
"Sylki on noin 99 prosenttia vettä, joten 1% on se, joka aiheuttaa ongelmia", sanoo Pacifici. "On entsyymejä, suoloja ja muita komponentteja, jotka voivat vaikuttaa anturin vasteeseen. Tämän työn avulla, olemme ratkaisseet havaitsemisjärjestelmämme erityisyyden ongelman ". Nämä asiantuntijat tekivät sen väriainekemian avulla jäljitettävän markkerin luomiseksi glukoosille.
Tutkijat lisäsivät siruun mikrofluidikanavia ottamaan käyttöön kaksi entsyymiä, jotka reagoivat glukoosin kanssa erityisellä tavalla. Ensimmäinen entsyymi, glukoosioksidaasi, reagoi glukoosin kanssa muodostaen vetyperoksidimolekyylin, joka reagoi toisen entsyymin, piparjuuriperoksididaasin kanssa, muodostaen resorufiini-nimisen molekyylin, joka pystyy absorboimaan ja lähettämään punaista valoa, värjääen liuoksen.
Sitten tutkijat pystyivät virittämään interferometrit etsimään punaisia resorufiinimolekyylejä. "Reaktio tapahtuu yksilöllisesti: glukoosimolekyyli tuottaa resorufiinimolekyylin - sanoo Pacifici. - Joten voimme laskea resorufiinimolekyylien määrän liuoksessa ja päätellä niiden glukoosimolekyylien määrän, jotka olivat alun perin mukana ratkaisussa. "
Ryhmä testasi väriainekemian ja plasmonisen interferometrian yhdistelmää etsimällä glukoosia keinotekoisesta sylkestä, veden, suolojen ja entsyymien seoksesta, joka muistuttaa todellista ihmistä. Siten he havaitsivat pystyvänsä havaitsemaan resorufiinin reaaliajassa erittäin tarkasti ja spesifisesti, ja onnistuivat havaitsemaan muutokset glukoosipitoisuuksissa, jotka olivat 0, 1 mikromoolia litrassa, kymmenenkertaisesti herkkyyden kanssa, joka voidaan saavuttaa interferometrillä.
Seuraava vaihe työssä Pacificin mukaan on aloittaa menetelmän testaaminen ihmisen todellisissa syljissä. Viime kädessä tutkijat haluavat kehittää pienen, itsenäisen laitteen, joka voisi antaa diabeetikoille ei-invasiivisen tavan seurata heidän glukoositasoaan. "Kalibroimme nyt tämän laitteen insuliinia varten", raportoi Pacifici Said, joka lisää, että sitä voidaan käyttää myös ilma- tai vedessä olevien toksiinien havaitsemiseen tai laboratoriossa anturin alueella tapahtuvien kemiallisten reaktioiden hallintaan ajoissa. todellinen.
Lähde:
Tunnisteet:
Uutiset Lääkkeet Perhe
Uusi siru käyttää joukkoa spesifisiä kemiallisia reaktioita yhdessä plasmonisen interferometrian kanssa, keino ilmaista yhdisteiden kemiallinen allekirjoitus valolla. Laite on riittävän herkkä havaitsemaan erot glukoosipitoisuuksissa, jotka vastaavat muutamaa tuhatta molekyyliä näytteessä olevasta tilavuudesta.
"Olemme osoittaneet herkkyyden, jota tarvitaan syljen glukoosipitoisuuksien mittaamiseen, jotka ovat yleensä sata kertaa alhaisemmat kuin veressä", selittää tutkimusjohtaja, Brownomen yliopiston tekniikan apulaisprofessori Domenico Pacifici. "Nyt pystymme tekemään sen erittäin korkealla spesifisyydellä, mikä tarkoittaa, että voimme erottaa glukoosin syljen taustakomponenteista", hän lisää.
Biohake koostuu neliötuuman kvartsinpalasta, joka on päällystetty ohuella hopeapäällysteellä. Nanomittakaavahopeaan kaiverrettuina on tuhansia interferometrejä, pieniä rakoja, joiden molemmin puolin on rako 200 nanometriä leveä. Rako on 100 nanometriä leveä, noin 1000 kertaa ohuempi kuin ihmisen hiukset.
Kun valo palaa sirulla, raot aiheuttavat vapaiden elektronien aallon hopeassa, pinnallisen plasmonipolaritonin, joka leviää rakoon. Nämä aallot häiritsevät uran läpi kulkevaa valoa, ja herkät ilmaisimet mittaavat urien ja urien tuottamat häiriökuviot.
Tällä tavalla, kun nestettä kerrostetaan sirulle, kevyet ja pintaplasmonaalot etenevät nesteen läpi, joka häiritsee toisiaan, muuttaen ilmaisimien keräämiä häiriökuvioita riippuen kemiallisesta koostumuksesta I neste.
Säätämällä urien ja raon keskipisteiden välistä etäisyyttä, interferometrit voidaan kalibroida spesifisten yhdisteiden tai molekyylien allekirjoitusten havaitsemiseksi, erittäin herkillä erittäin pienillä näytteen tilavuuksilla.
Jo vuonna 2012 julkaistussa artikkelissa Brownin joukkue osoitti, että biopiirin interferometrit pystyivät havaitsemaan vedessä sokerin. Kuitenkin, toinen kysymys oli glukoosin selektiivinen havaitseminen kompleksisessa liuoksessa, kuten ihmisen syljessä.
"Sylki on noin 99 prosenttia vettä, joten 1% on se, joka aiheuttaa ongelmia", sanoo Pacifici. "On entsyymejä, suoloja ja muita komponentteja, jotka voivat vaikuttaa anturin vasteeseen. Tämän työn avulla, olemme ratkaisseet havaitsemisjärjestelmämme erityisyyden ongelman ". Nämä asiantuntijat tekivät sen väriainekemian avulla jäljitettävän markkerin luomiseksi glukoosille.
Tutkijat lisäsivät siruun mikrofluidikanavia ottamaan käyttöön kaksi entsyymiä, jotka reagoivat glukoosin kanssa erityisellä tavalla. Ensimmäinen entsyymi, glukoosioksidaasi, reagoi glukoosin kanssa muodostaen vetyperoksidimolekyylin, joka reagoi toisen entsyymin, piparjuuriperoksididaasin kanssa, muodostaen resorufiini-nimisen molekyylin, joka pystyy absorboimaan ja lähettämään punaista valoa, värjääen liuoksen.
Sitten tutkijat pystyivät virittämään interferometrit etsimään punaisia resorufiinimolekyylejä. "Reaktio tapahtuu yksilöllisesti: glukoosimolekyyli tuottaa resorufiinimolekyylin - sanoo Pacifici. - Joten voimme laskea resorufiinimolekyylien määrän liuoksessa ja päätellä niiden glukoosimolekyylien määrän, jotka olivat alun perin mukana ratkaisussa. "
Ryhmä testasi väriainekemian ja plasmonisen interferometrian yhdistelmää etsimällä glukoosia keinotekoisesta sylkestä, veden, suolojen ja entsyymien seoksesta, joka muistuttaa todellista ihmistä. Siten he havaitsivat pystyvänsä havaitsemaan resorufiinin reaaliajassa erittäin tarkasti ja spesifisesti, ja onnistuivat havaitsemaan muutokset glukoosipitoisuuksissa, jotka olivat 0, 1 mikromoolia litrassa, kymmenenkertaisesti herkkyyden kanssa, joka voidaan saavuttaa interferometrillä.
Seuraava vaihe työssä Pacificin mukaan on aloittaa menetelmän testaaminen ihmisen todellisissa syljissä. Viime kädessä tutkijat haluavat kehittää pienen, itsenäisen laitteen, joka voisi antaa diabeetikoille ei-invasiivisen tavan seurata heidän glukoositasoaan. "Kalibroimme nyt tämän laitteen insuliinia varten", raportoi Pacifici Said, joka lisää, että sitä voidaan käyttää myös ilma- tai vedessä olevien toksiinien havaitsemiseen tai laboratoriossa anturin alueella tapahtuvien kemiallisten reaktioiden hallintaan ajoissa. todellinen.
Lähde:
