Тест включает в себя нанесение крошечной капли крови, слюны или другой физиологической жидкости на небольшую тест-полоску, которая затем помещается в устройство, разработанное в Институте физической химии JGU. Это устройство способно идентифицировать определенные белки в жидкости и, таким образом, позволяет быстро и надежно различать безвредные микроорганизмы и опасные патогены.
Чтобы обнаружить множество различных веществ, присутствующих в небольшом образце, датчики должны быть как можно меньше, желательно размером с наночастицы. Группа ученых Сонничсена разработала датчик размером не больше булавочной головки, но способный выполнять сотни различных индивидуальных тестов на поверхности, площадь которой составляет всего одну десятую квадратного миллиметра. «Тест-полоски» состоят из стеклянных капиллярных трубок с наночастицами золота в качестве сенсорных элементов на их внутренних поверхностях. «Сначала мы готовим наши наночастицы, используя короткие нити ДНК, каждая из которых связывается с определенным типом белка», – пояснил Джанак Прасад, разработавший метод функционализации. Когда белок стыкуется с одной из этих специальных цепей ДНК, называемых аптамерами, соответствующая наночастица меняет свой цвет. Изменения цвета можно обнаружить с помощью спектрометра.
Для этого капиллярные трубки помещаются под микроскоп, разработанный, сконструированный и снабженный необходимым программным обеспечением командой химиков из Майнца.
«Мы демонстрируем новый подход к мультиплексному анализу, который обнаруживает несколько белков одновременно, позволяя жидкости проходить мимо случайно расположенных золотых наностержней», – пояснила Кристина Росман, первый автор исследования. Команда из Института физической химии JGU использовала четыре различных целевых белка, чтобы продемонстрировать жизнеспособность новой концепции, ее способность определять концентрации в наномолярном диапазоне и возможность повторного использования сенсоров для более чем одного анализа. «Мы видим потенциал расширения нашего метода для одновременного обнаружения сотен или даже тысяч различных целевых веществ», – утверждают авторы в своей статье, опубликованной в июньском выпуске журнала Nano Letters за 2013 год. Недорогое серийное производство датчиков возможно, если используются передовые методы нанопроизводства, такие как нанопечать или оптическое улавливание.
Существует множество возможных применений теста для нескольких целей в одной процедуре. Недорогие датчики могут напрямую использоваться врачами в своей практике для обнаружения и распознавания различных типов вирусов гриппа, которыми могут быть инфицированы их пациенты.
Кроме того, этот метод также подходит для обнаружения присутствия токсинов в окружающей среде или в продуктах питания, особенно в жидкостях, таких как молоко или детское питание, или наличия допинга или других запрещенных препаратов.
Поддержка исследований этого нового мультиплексного белкового сенсора была предоставлена Высшей школой передового опыта «Материаловедение в Майнце» (MAINZ) и проектом «Единственное чувство» Европейского исследовательского совета (ERC).