Создан дешевый и точный оптический биосенсор

3 декабря 2020
172

Исследователи из России и Израиля разработали новый, простой и недорогой метод тестирования образцов биологических жидкостей. В будущем сенсор может быть использован в клинической практике, в том числе для тестирования образцов в режиме реального времени в процессе операции. Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

В медицинской диагностике для анализа биологических образцов, таких как моча или слюна, в реальном времени чаще всего используются безмаркерные оптические биосенсоры, обладающие высокой чувствительностью, которая требует больших затрат. В поиске более эффективной альтернативы группа ученых обратила внимание на характеристику, которая обычно не учитывается в безмаркерных оптических сенсорах — оптическую дисперсию коэффициента преломления образца, по которой можно отследить изменения в составе.

Исследователи использовали мультиспектральное внутриволоконное оптическое зондирование жидких биологических образцов. Этот метод измерения дисперсии показателя преломления основан на использовании микроструктурного оптического волокна с полой сердцевиной (HC-MOF) и окружающей ее микроструктурной оболочкой, удерживающей свет внутри сердцевины. После того, как в нее попадает жидкость, сдвиги в максимумах и минимумах спектра пропускания HC-MOF интерпретируются как сигналы о химическом составе образца. Метод точен, надежен и обладает высокой чувствительностью, кроме того система недорогая в изготовлении, поэтому может использоваться для медицинской диагностики и моделирования биологических процессов в реальном времени. 

Ученые протестировали метод на различных концентрациях бычьего сывороточного альбумина (БСА), растворенного в буфере, которые удавалось определить с точностью до 1 г/л. этот результат соответствует уровню точности стандартных тестов на альбумин и отвечает клиническим требованиям. Теперь ученые планируют продолжить исследования и еще больше повысить специфичности и чувствительности метода.

«Нашу концепцию можно рассматривать в качестве основы для создания методов интраоперационного анализа биомаркеров разных типов. Для этого она должна быть протестирована на других биоаналитах, а волокно с полой сердцевиной необходимо дополнительно модифицировать для повышения специфичности метода. Будущие испытания этих устройств, предназначенных для использования по месту оказания медицинской помощи, станут первым шагом на пути к реализации метода, работающего по принципу “от лабораторных исследований до клинической практики”,» — отмечает руководитель проекта, профессор Сколковского института науки и технологий Дмитрий Горин.