Ловушка для одинокого вируса

Вирусы – одни из самых мелких живых существ на Земле. Эти неклеточные частицы, состоящие из ДНК или РНК и белковой оболочки, живут лишь за счет живых клеток растений, животных и человека, поэтому являются не только возбудителями множества болезней, но и потенциальным смертельно опасным оружием. Определять их присутствие в организме человека наука умеет, но тогда, когда болезнь уже проявляется и клиническими признаками. А вот «поймать» и изучать отдельную вирусную частицу – вирион – задача непростая. Уж больно мелок паразит – его размеры варьируют от 15 до 350 нанометров (нанометр – одна миллиардная часть метра, что вполне сопоставимо с размерами отдельных атомов). Для сравнения: самая мелкая бактерия в сотни раз крупнее самого крупного вируса.

Ловить и исследовать такой мелкий объект способны лишь приборы, основанные на нанотехнологиях, то есть манипулирующие с отдельными молекулами и атомами. И такие приборы уже есть: к примеру, в компании IBM был создан процессор внутри одной молекулы, который по своим размерам в 100 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Он был создан из цилиндрической молекулы углерода – углеродной нанотрубки. А исследователи из Гарвардского университета Чарльз Либер и его коллеги применили похожие технологии для создания вирусной ловушки.

Ученые соединили сверхтонкие нанотрубки, проводящие слабый электрический ток, с рецепторами антител к различным вирусам. Такие антитела, как стражники, опознают вирусы, проникшие в наш организм. Когда же вирус входит в контакт с рецептором на проводе, тот «искрит», сообщая о его присутствии.

Экспериментируя с различными вирусами, ученые добились, что нанопровода смогли идентифицировать каждый из них. Для этого они использовали, во-первых, специфические рецепторы, а во-вторых, тот факт, что разные вирусы «приклеиваются» к рецепторам на разное время. В результате устройство работает, безошибочно определяя не только присутствие даже единичного вируса, но и сразу определяя его тип.

Чарльз Либер уверен, что устройство на основе нанопроводов позволит определять не только известные и широко распространенные вирусы, но и генетически модифицированные. Если создать провод, чувствительный к определенному набору специфических для данного вируса признаков, то и измененный экземпляр прибор опознает. Это может пригодиться для раннего обнаружения вирусов, примененных в качестве оружия. А в обычных больницах станет возможно установить наличие вирусной инфекции на очень ранней ее стадии, когда иммунная система еще сама в состоянии с ней справиться.

Федор Андреев, «Известия науки»