Нанопроволочные сенсоры для непрерывного мониторинга белковых маркеров
Врачи часто оценивают уровни определенных белков крови для выявления нарушений работы отдельных органов и других проблем у серьезно больных или травмированных пациентов. Специалисты недавно созданной компании Vista Therapeutics, базирующейся в Санта-Фе (штат Нью-Мексико), надеются улучшить эффективность лечения таких пациентов с помощью чувствительных приборов для непрерывного мониторинга биомаркеров крови. Вместо ежедневного забора крови на анализ разрабатываемые компанией наносенсоры позволят в течение длительного времени непрерывно (либо каждые 5-10 минут) считывать изменения концентраций белков-маркеров.
По словам Спенсера Фарра (Spencer Farr), исполнительного директора Vista Therapeutics, первым практическим приложением новой технологии будет наблюдение пациентов, состояние которых может резко измениться, в первую очередь находящихся в реанимационном отделении по поводу перенесенного инфаркта или травматических повреждений в результате автомобильной аварии.
Для создания новых детекторов компания лицензировала разработанные химиком Гарвардского университета Чарльзом Либером (Charles Lieber) технологии нанопроволочных сенсоров. Кремниевая нанопроволока – полупроводник толщиной не более 2 нм – обеспечивает предельную чувствительность даже при анализе неподготовленных образцов, таких как цельная кровь. Даже если всего с одним из прикрепленных к нанопроволоке антител связывается одна белковая молекула, электропроводность нанопроволоки меняется. Сотни нанопроволок, предназначенных для выявления различных молекул в одном образце, можно размещать на маленьких недорогих чипах.
Происходящие во время мониторинга изменения можно наблюдать непрерывно по мере связывания и отщепления молекул, что позволяет регистрировать даже самые незначительные тенденции без необходимости многократного забора образцов крови.
Традиционно используемый для выявления белков метод иммуноферментного анализа (ИФА) достаточно чувствителен, но для его проведения требуется не менее полутора часов. Авторы отмечают, что ИФА является незаменимым инструментом для однократных измерений уровня белков, но неудобен для отслеживания изменений, происходящих в течение часов, а не суток или недель.
Высокая чувствительность нанопроволочных детекторов открывает возможности использования новых биомаркеров. Уровни некоторых традиционно анализируемых маркеров, таких как простатоспецифичный антиген (для выявления рака предстательной железы) и С-реактивный белок (признак сердечной недостаточности и многих других патологических процессов), изменяются в течение дней и недель, поэтому их мониторинг возможен и с помощью ИФА. Новые же сенсоры позволят врачам наблюдать изменения уровней других белков, происходящие в гораздо более короткие сроки и не регистрируемые современными методами.
Первые модели наносенсоров будут предназначены для использования в комплексе с внутривенными катетерами, а впоследствии специалисты надеются разработать имплантируемые чипы для пациентов с хроническими заболеваниями, такими как диабет. Кроме того, они считают, что, благодаря небольшой стоимости и высокой чувствительности нанопроволочные чипы можно также использовать для изготовления тестов на выявление злокачественных опухолей для домашнего использования.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам TechnologyReview
15.07.2008