Российские химики сравнили диагностические наносистемы
Было время, когда болезни не диагностировались, а методы лечения были примитивными; к моменту обнаружения болезни лечение зачастую было уже бессмысленным – слишком поздно. Постепенно были разработаны методы диагностики, которые с годами совершенствовались. Это позволило повысить среднюю продолжительность жизни людей и избавить мир от страха перед многими заболеваниями. Но имеющихся успехов в этой области всё равно недостаточно. Развитие нанотехнологий позволило продвинуться в ранней диагностике заболеваний ещё на один шаг.
Высокие технологии позволили создать множество диагностических нано-систем. Несколько таких разработок проанализировали российские химики, о чём повествует соответствующая статья в журнале Biomedical Engineering. Работа была материально поддержана Министерством образования и науки России.
В основе ранней диагностики лежат биосенсоры, в состав которых входят молекулярные детекторы. Детекторы связываются с болезнетворными агентами и изменяют какое-либо физическое свойство сенсора – прозрачность, электрическое сопротивление и др. Это позволяет обнаружить инфекцию в очень маленькой концентрации. Такие сенсоры также должны быть нетоксичными, стабильными и легко смачиваться изучаемой жидкостью (например, кровью). Из-за этого разработчикам необходимо очень внимательно подходить к используемым материалам.
Возможности биологических сенсоров сильно расширились после того, как были открыты графен и его производные. Графен, как известно, представляет собой углеродную плёнку толщиной всего в один атом. Он обладает характерными свойствами – например, проводит электрический ток. Графеновая основа может выступать в роли носителя для специальных веществ, которые способны реагировать на присутствие определённых молекул в исследуемой среде и изменять какие-либо физические свойства графена; эти изменения могут регистрироваться приборами.
В качестве распознающих веществ можно использовать ферменты, антитела, короткие участки ДНК и РНК. Антитела, однако, являются дорогостоящими компонентами, поэтому в настоящее время упор делается на использование коротких фрагментов ДНК. Они, помимо прочего, способны связываться с наследственным материалом инфекционных микроорганизмов.
Кроме плёнок, для той же цели можно использовать графеновые нанотрубки, то есть свёрнутые плёнки графена. Принцип примерно такой же: детектирующее вещество при обнаружении болезнетворного агента изменяет какие-либо физические свойства нанотрубки (к примеру, электропроводность), что также регистрируется специальными приборами. Однако использование графеновых нанотрубок требует от них определённых свойств, а также чистоты, в связи с чем обрабатывать получаемый материал становится трудно.
Российские учёные пришли к выводу, что наиболее эффективными являются всё-таки биосенсоры, изготовленные из графеновой плёнки на полимерной подложке и содержащие в качестве детекторов фрагменты ДНК. Производство такого биосенсора достаточно дешёвое и технически несложное. По своей эффективности такой биосенсор также показывает высокие результаты. Исследователи говорят, что в обозримом будущем подобные биосенсоры будут доступны широким массам пациентов.
