Учёные создали устройство для выявления вируса по одному выдоху
Для обнаружения многих болезней людям приходится проходить долгий путь, начиная от визитов в больницы и заканчивая ожиданием результатов анализов. Но недавно ученые создали портативное устройство, которое может в мгновение определить заболевание.
Исследователи из Нью-Йоркского университета Тандон продемонстрировали революционные достижения в области микрочиповой технологии, что в перспективе может произвести революцию в способах выявления целого ряда заболеваний. Такое устройство может спасти жизни миллионов людей, предоставляя возможность выявления целого спектра опасностей для здоровья не прибегая к огромному количеству анализов, проверок и диагностик, пишет NYU Tandon School of Engineering.
У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!
Под руководством Давуда Шахрджерди и его коллег команда ученых разработала микрочипы, способные определять несколько заболеваний по одному образцу воздуха или кашля, и при этом масштабируемые для массового производства. В этих устройствах используются полевые транзисторы (FET) — миниатюрные электронные датчики, преобразующие биологические маркеры в измеримые цифровые сигналы. В отличие от обычных химических диагностических тестов, биосенсоры на основе FET работают в режиме реального времени, позволяя получать быстрые результаты, не требуя химических меток и длительных лабораторных исследований.
Основная инновация заключается в повышении точности и универсальности биосенсоров на основе FET, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nanoscale. Благодаря использованию таких материалов, как нанопроволока и графен, эти датчики достигли точности обнаружения фемтомолярных концентраций, что эквивалентно обнаружению одной квадриллионной доли моля. Однако постоянной проблемой оставалось одновременное обнаружение нескольких патогенов или биомаркеров, говорят автры. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи используют термическую сканирующую зондовую литографию (tSPL) — метод, позволяющий наносить точный химический рисунок на поверхность микрочипов.
При наноразмерном разрешении в 20 нанометров tSPL позволяет настраивать отдельные транзисторы для обнаружения конкретных биомаркеров, облегчая параллельное обнаружение нескольких заболеваний на одном чипе. Элиза Риедо, признанная за вклад в развитие технологии tSPL, подчеркнула ее практическое значение, заявив: "tSPL, ставшая коммерчески доступной литографической технологией, является ключевой для функционализации каждого FET различными биорецепторами с целью достижения мультиплексирования". Лабораторные испытания продемонстрировали способность технологии обнаруживать белки-шипы SARS-CoV-2 в концентрации до 3 аттомолярных единиц и выявлять всего 10 живых вирусных частиц на миллилитр. Система также эффективно различала сходные патогены, такие как SARS-CoV-2 и грипп А, что подчеркивает ее высокую чувствительность и специфичность изучения и определения точной болезни.
Исследование ученых было поддержано биотехнологической компанией Mirimus и международной строительной компанией LendLease. Обе компании уже стремятся внедрить эту технологию в практику. Mirimus работает над интеграцией микрочипов в носимые мониторы здоровья, а LendLease планирует внедрить такие устройства в здания для мгновенного обнаружения биологических угроз, передающихся воздушно-капельным путем. Прем Премсрирут, президент и генеральный директор компании Mirimus, отметил: "Исследователи Нью-Йоркского университета Тандона выполняют работу, которая сыграет большую роль в будущем в области обнаружения заболеваний", подчеркнув важность партнерства между академическими и промышленными кругами в области медицинских инноваций, направленных на защиту людей и предотвращение вспышек болезней.
Эти достижения происходят в период растущего спроса на портативные, удобные в использовании диагностические инструменты. Возможность быстрого и точного выявления заболеваний вне традиционных медицинских учреждений — дома, в больницах или в общественных местах, может значительно улучшить наблюдение за заболеваниями и меры по охране здоровья населения, считают авторы.