Главная страница Новости Линейка от герпеса Российские ученые создали сенсор для выявления неизлечимых заболеваний на ранних стадиях

Линейка от герпеса Российские ученые создали сенсор для выявления неизлечимых заболеваний на ранних стадиях

08.06.2015
Алексей Тимошенко. gazeta.ru

Молодые российские ученые из МФТИ создали прибор, который поможет выявлять трудноизлечимые вирусные заболевания — ВИЧ, герпес и гепатиты — на очень ранних стадиях.

Молодые исследователи из лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ Дмитрий Федянин и Юрий Стебунов разработали сверхкомпактный высокочувствительный наномеханический сенсор для анализа химического состава различных веществ и обнаружения биологических объектов, например маркеров вирусных заболеваний, появляющихся в результате отклика иммунной системы на такие неизлечимые и трудноизлечимые заболевания, как ВИЧ, гепатиты и герпес.

Кроме того, сенсор позволит обнаруживать онкомаркеры, присутствие которых в организме сигнализирует о появлении и росте раковой опухоли.

Чувствительность прибора лучше всего характеризует одна цифра: датчик способен фиксировать изменения массы кантилевера. Кантилевер — это элемент конструкции, который можно сравнить с прижатой к столу линейкой микроскопических размеров, совершающей колебания (подробнее — во врезе) — всего на несколько килодальтонов в реальном времени.

А один дальтон — это, грубо говоря, масса одного протона или нейтрона, а несколько тысяч дальтонов соответствуют массе единичных белков и молекул ДНК.

Таким образом, новый оптический сенсор позволит диагностировать болезни задолго до того, как они станут доступны для обнаружения любыми другими методами, что откроет дорогу медицинской диагностике будущего.

Устройство, которое описано в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports (импакт-фактор — 5,078), представляет собой оптический или, точнее, оптико-механический чип.

В отличие от аналогичных устройств в отечественном сенсоре отсутствуют сложные узлы и он изготавливается по стандартной технологии построения электронных схем в микроэлектронике — КМОП-техпроцессу (комплементарная структура металл — оксид — полупроводник; англ. CMOS, complementary metal-oxide-semiconductor).

Несмотря на это, в нем нет ни единой электрической цепи, а его конструкция настолько проста, что его можно разделить всего на две детали — фотонный (или плазмонный) нановолновод для управления оптическим сигналом и нависающий над этим волноводом кантилевер.

В волноводе при этом распространяются сразу два оптических сигнала: первый приводит кантилевер в движение, а второй позволяет считывать сигнал, содержащий информацию об этом движении. Неоднородное электромагнитное поле оптической моды управляющего сигнала наводит дипольный момент на кантилевере и одновременно воздействует на этот диполь, заставляя эту своеобразную «линейку» двигаться. Синусоидально модулированный управляющий сигнал раскачивает кантилевер, и тот начинает совершать колебания с амплитудой до 20 нм. В свою очередь движущийся кантилевер воздействует на второй, считывающий, оптический сигнал, выходная мощность которого зависит от положения кантилевера.

Колебания кантилевера позволяют определять химический состав той среды, в которой находится чип. Помогает в этом то, что частота механических колебаний зависит не только от размеров и свойств материалов, но и от массы всей колебательной системы, которая меняется в случае химической реакции этого элемента конструкции со средой.

Покрывая кантилевер разными реагентами, можно добиться его избирательной реакции с определенными веществами или даже биологическими объектами.

Если на кантилевер нанести антитела к определенным вирусам, то он выловит эти вирусные частицы из анализируемой среды. Колебания с прикрепившимися к балке вирусами или просто со слоем из продуктов реакции будут происходить с меньшей (или большей) амплитудой, и электромагнитная волна, распространяющая по волноводу, станет рассеиваться кантилевером несколько иначе, что фиксируется на выходе схемы по изменению интенсивности считывающего сигнала.

Проведенные исследователями расчеты показали, что новое устройство будет сочетать высокую чувствительность со сравнительной простотой изготовления и миниатюрными размерами, позволяющими использовать его в качестве элемента любых портативных устройств, например смартфонов, носимой электроники, которые могут работать в том числе в полевых условиях.

На одном чипе размером несколько миллиметров можно будет собрать вместе множество, а именно до нескольких тысяч, подобных сенсоров, настроенных на обнаружение различных частиц или молекул. При этом благодаря простоте конструкции ожидается, что цена устройства будет слабо зависеть от количества сенсоров, что выгодно отличает его от конкурентных решений.

Теги:

Еще в рубрике «Новости»

Сессия ПАСЕ примет резолюцию о Навальном «В ходе следствия не собрано никаких законных доказательств» Мосгорсуд запретил соратникам Навального ознакомиться с материалами дела о признании ФБК экстремистскими организациями За слова придется отвечать Очередные «следственные действия» против журналистов Навального перевели в стационар областной больницы для осужденных при ИК‑3 во Владимире "Нам дадут от 6 до 10 лет". Штабы Навального хотят признать экстремистскими Слово и дело Михаила Казакова. «Медиазона» сравнивает высказывания и поступки судьи, который решит судьбу ФБК «Глупость, нелепость и ошибка» Навальному назначили «витаминную терапию» и перевели в больницу при одной из самых страшных владимирских колоний «Бирки» некуда лепить Заявление «Синдиката-100» об инициативе «присвоить номера» журналистам, освещающим митинги Врачи: состояние здоровья Навального близко к критическому «Привет, Северная Корея». Соратники Навального — о требовании признать ФБК экстремистской организацией cообщают «Открытые медиа» США предупредили Россию о последствиях, если Навальный умрет в тюрьме Навальный. Жизнь замечательных людей
НАВИГАЦИЯ
ВАШЕ МНЕНИЕ

Чем ответить Байдену на новые санкции?

Всего проголосовало
0 человек
Прошлые опросы

Наши проекты

Издательский Дом "Водолей" - купить книгу или заказать издание своей

Суды и выборы - информационный сайт о выборах в Приморье с 1991 года