Četvrtak, 5. lipnja 2014. - Istraživači sa Sveučilišta Brown u Rhode Islandu, Sjedinjene Države, razvili su novi senzor za biočipe koji može selektivno mjeriti koncentracije glukoze u složenoj otopini sličnoj ljudskoj slini. Proboj koji je objavljen u 'Nanophotonics' značajan je jer bi mogao omogućiti dizajn uređaja koji omogućuje osobama s dijabetesom da mjere razinu glukoze bez uzimanja krvi.
Novi čip koristi niz specifičnih kemijskih reakcija zajedno s plazmoničnom interferometrijom, načinom otkrivanja kemijskog potpisa spojeva pomoću svjetlosti. Uređaj je dovoljno osjetljiv da otkrije razlike u koncentraciji glukoze jednakoj nekoliko tisuća molekula u uzorku uzorka.
"Dokazali smo osjetljivost potrebnu za mjerenje tipičnih koncentracija glukoze u slini, koje su obično sto puta niže nego u krvi", objašnjava direktor istraživanja, Domenico Pacifici, docent za inženjer na Sveučilištu Brown. "Sada to možemo učiniti s vrlo visokom specifičnošću, što znači da možemo razlikovati glukozu od pozadinskih komponenti sline", dodaje.
Biočip se sastoji od komada kvadratnog inča kvarca obloženog tankim slojem srebra. Srebrno je ugrađeno na tisuće interferometra, sićušnih proreza s prorezom na svakoj strani širine 200 nanometara. Prorez je širok 100 nanometara, oko 1000 puta tanji od ljudske dlake.
Kad svjetlost svijetli na čipu, prorezi uzrokuju val slobodnih elektrona u srebru, površinski plazmonski polariton koji se širi u utor. Ti valovi ometaju svjetlost koja prolazi kroz utor, a osjetljivi detektori mjere uzorke smetnji koje stvaraju brazde i žljebovi.
Na taj način, kada se tekućina taloži na čip, svjetlost i površinski plazmonski valovi šire se kroz tekućinu koja se međusobno interferiraju, mijenjajući interferencijske uzorke koje sakupljaju detektori, ovisno o kemijskom sastavu I tekućina.
Podešavanjem udaljenosti između žljebova i središta proreza interferometri se mogu kalibrirati za otkrivanje potpisa određenih spojeva ili molekula, s visokom osjetljivošću u izuzetno malim količinama uzoraka.
Već u članku objavljenom 2012. Brownov tim pokazao je da interferometri u biočipu mogu otkriti glukozu u vodi. Međutim, drugo pitanje bilo je selektivno otkrivanje glukoze u složenoj otopini poput ljudske sline.
"Slina je otprilike 99 posto vode, tako da je 1 posto onaj koji predstavlja probleme", kaže Pacifici. "Postoje enzimi, soli i druge komponente koje mogu utjecati na odgovor senzora. S ovim radom, riješili smo problem specifičnosti naše sheme otkrivanja ". Ti su stručnjaci to učinili pomoću kemije boje kako bi stvorili marker koji bi mogao pratiti glukozu.
Istraživači su dodali mikrofluidne kanale u čip kako bi uveli dva enzima koji reagiraju s glukozom na vrlo specifičan način. Prvi enzim, glukozida oksidaza, reagira s glukozom kako bi tvorio molekulu vodikovog peroksida koji reagira s drugim enzimom, hrenovom peroksidazom, da bi stvorio molekulu koja se zove resorufin, koja može apsorbirati i emitirati crvenu svjetlost, bojanje otopine.
Tada su znanstvenici uspjeli prilagoditi interferometre da traže crvene molekule resorufina. "Reakcija se odvija jednosmjerno: molekula glukoze stvara resorufin molekulu - kaže Pacifici -. Dakle, možemo računati broj resorufin molekula u otopini i zaključiti broj molekula glukoze koji bili su izvorno prisutni u rješenju. "
Tim je testirao njihovu kombinaciju kemije boje i plazmonične interferometrije tražeći glukozu u umjetnoj slini, mješavini vode, soli i enzima koji nalikuju stvarnom čovjeku. Stoga su otkrili da mogu u stvarnom vremenu s velikom preciznošću i specifičnošću otkriti resorufin i uspjeli su otkriti promjene u koncentraciji glukoze od 0, 1 mikromola po litri, što je deset puta veća osjetljivost koju interferometri mogu postići.
Sljedeći korak u radu, prema Pacificiju, jest početak ispitivanja metode u stvarnoj ljudskoj slini. Konačno, istraživači se nadaju da će razviti mali, autonomni uređaj koji bi dijabetičarima mogao dati neinvazivan način praćenja njihove razine glukoze. "Sada kalibriramo ovaj uređaj za inzulin", izvještava Pacifici Said, koji dodaje da bi se također mogao koristiti za otkrivanje toksina u zraku ili vodi ili u laboratoriju za kontrolu kemijskih reakcija koje se na području senzora događaju na vrijeme. stvaran.
Izvor:
Oznake:
Seksualnost Drugačiji Glosar
Novi čip koristi niz specifičnih kemijskih reakcija zajedno s plazmoničnom interferometrijom, načinom otkrivanja kemijskog potpisa spojeva pomoću svjetlosti. Uređaj je dovoljno osjetljiv da otkrije razlike u koncentraciji glukoze jednakoj nekoliko tisuća molekula u uzorku uzorka.
"Dokazali smo osjetljivost potrebnu za mjerenje tipičnih koncentracija glukoze u slini, koje su obično sto puta niže nego u krvi", objašnjava direktor istraživanja, Domenico Pacifici, docent za inženjer na Sveučilištu Brown. "Sada to možemo učiniti s vrlo visokom specifičnošću, što znači da možemo razlikovati glukozu od pozadinskih komponenti sline", dodaje.
Biočip se sastoji od komada kvadratnog inča kvarca obloženog tankim slojem srebra. Srebrno je ugrađeno na tisuće interferometra, sićušnih proreza s prorezom na svakoj strani širine 200 nanometara. Prorez je širok 100 nanometara, oko 1000 puta tanji od ljudske dlake.
Kad svjetlost svijetli na čipu, prorezi uzrokuju val slobodnih elektrona u srebru, površinski plazmonski polariton koji se širi u utor. Ti valovi ometaju svjetlost koja prolazi kroz utor, a osjetljivi detektori mjere uzorke smetnji koje stvaraju brazde i žljebovi.
Na taj način, kada se tekućina taloži na čip, svjetlost i površinski plazmonski valovi šire se kroz tekućinu koja se međusobno interferiraju, mijenjajući interferencijske uzorke koje sakupljaju detektori, ovisno o kemijskom sastavu I tekućina.
Podešavanjem udaljenosti između žljebova i središta proreza interferometri se mogu kalibrirati za otkrivanje potpisa određenih spojeva ili molekula, s visokom osjetljivošću u izuzetno malim količinama uzoraka.
Već u članku objavljenom 2012. Brownov tim pokazao je da interferometri u biočipu mogu otkriti glukozu u vodi. Međutim, drugo pitanje bilo je selektivno otkrivanje glukoze u složenoj otopini poput ljudske sline.
"Slina je otprilike 99 posto vode, tako da je 1 posto onaj koji predstavlja probleme", kaže Pacifici. "Postoje enzimi, soli i druge komponente koje mogu utjecati na odgovor senzora. S ovim radom, riješili smo problem specifičnosti naše sheme otkrivanja ". Ti su stručnjaci to učinili pomoću kemije boje kako bi stvorili marker koji bi mogao pratiti glukozu.
Istraživači su dodali mikrofluidne kanale u čip kako bi uveli dva enzima koji reagiraju s glukozom na vrlo specifičan način. Prvi enzim, glukozida oksidaza, reagira s glukozom kako bi tvorio molekulu vodikovog peroksida koji reagira s drugim enzimom, hrenovom peroksidazom, da bi stvorio molekulu koja se zove resorufin, koja može apsorbirati i emitirati crvenu svjetlost, bojanje otopine.
Tada su znanstvenici uspjeli prilagoditi interferometre da traže crvene molekule resorufina. "Reakcija se odvija jednosmjerno: molekula glukoze stvara resorufin molekulu - kaže Pacifici -. Dakle, možemo računati broj resorufin molekula u otopini i zaključiti broj molekula glukoze koji bili su izvorno prisutni u rješenju. "
Tim je testirao njihovu kombinaciju kemije boje i plazmonične interferometrije tražeći glukozu u umjetnoj slini, mješavini vode, soli i enzima koji nalikuju stvarnom čovjeku. Stoga su otkrili da mogu u stvarnom vremenu s velikom preciznošću i specifičnošću otkriti resorufin i uspjeli su otkriti promjene u koncentraciji glukoze od 0, 1 mikromola po litri, što je deset puta veća osjetljivost koju interferometri mogu postići.
Sljedeći korak u radu, prema Pacificiju, jest početak ispitivanja metode u stvarnoj ljudskoj slini. Konačno, istraživači se nadaju da će razviti mali, autonomni uređaj koji bi dijabetičarima mogao dati neinvazivan način praćenja njihove razine glukoze. "Sada kalibriramo ovaj uređaj za inzulin", izvještava Pacifici Said, koji dodaje da bi se također mogao koristiti za otkrivanje toksina u zraku ili vodi ili u laboratoriju za kontrolu kemijskih reakcija koje se na području senzora događaju na vrijeme. stvaran.
Izvor:
