Новое устройство способно определить заболевание по капле крови

Профессор Технологического Института Нью-Джерси NJIT (New Jersey Institute of Technology) Реджинальд Фэрроу (Reginald Farrow), известный передовой работой в области углеродных нанотрубок, намерен создать тест-систему, которая однажды даст возможность врачам определять заболевание или вирус всего лишь по одной капле крови.

В публикации журнала Biosensors and Bioelectronics описано создание профессорами Технологического Института Реджинальдом Фэрроу (Reginald Farrow) и Алокик Канваль (Alokik Kanwal) и их командой углеродных устройств на основе нанотрубок для быстрой неинвазивной детекции подвижных одиночных клеток с возможностью поддержания высокого уровня пространственного разрешения.

«Мы создали устройство, которое позволит врачу помещать крошечную каплю жидкости в активную область прибора и измерять электрические свойства клеток, - говорит Фэрроу, - Мы не единственные, кто занимается подобной работой, но уникальность нашего метода в том, что мы предлагаем измерять электрические свойства клеток и то, как эти свойства различаются между типами клеток».

В публикации исследователи оценили три разных типа клеток с использованием трех различных электрических проб.

«Это было пробное исследование, мы не заявляем, что нашли отличительные признаки. Но мы утверждаем, что существуют клеточные различия, основанные на электрических особенностях. Однако установление характерных признаков требует времени, хотя известно, что распределение электрического заряда в здоровой клетке значительно меняется, когда она становится больной», - добавляет Фэрроу.

Изначально исследование финансировалось военными организациями с целью определения биологических боевых отравляющих веществ. Однако Фэрроу полагает, что метод может развиваться дальше для потенциального определения вирусов, бактерий и раковых клеток. Кроме того, в будущем исследование может добраться и до нейронов. С 2010 г. разработанное устройство было удостоено трех патентов США, в дальнейшем будут зарегистрированы и другие патенты.

В производстве устройства используются стандартные комплементарные металлооксидные полупроводниковые технологии, что делает возможным его масштабируемость (вплоть до нескольких нанометров). Нанотрубки наносятся на прибор с помощью электрофореза после изготовления для поддержания совместимости с полупроводниками.

Размер устройства – 6 микрон – сравним или меньше размера одной клетки. Углеродные нанотрубки являются очень прочными, электрически проводимыми структурами диаметром 1 нм, что соответствует одной миллиардной метра или, премерно, десяти атомам воды, выстроенным в ряд. Достижение Фэрроу заключается в разработке контролируемого метода прочного соединения одного из этих субмикроскопических кристаллических электрических проводов с определенным местом на субстрате. Новый метод также предоставляет возможность для одновременного связывания миллионов нанотрубок и эффективного производства множества устройств одновременно.

Возможность размещать отдельную углеродную нанотрубку, обладающую определенными свойствами, открывает путь к множеству дальнейших усовершенствований этой технологии. Среди возможных разработок: искусственная поджелудочная железа, трехмерные электронные цепи и нанометровые «топливные» клетки с непараллельной энергетической плотностью.

По материалам New Jersey Institute of Technology

Оригинальная статья:
Alokik Kanwal, Shanmugamurthy Lakshmanan, Ashwini Bendiganavale, Corina T. Bot, Anitha Patlolla, Rahul Raj, Camelia Prodan, Zafar Iqbal, Gordon A. Thomas, Reginald C. Farrow. Scalable nano-bioprobes with sub-cellular resolution for cell detection. Biosensors and Bioelectronics, 2013; 45: 267 DOI: 10.1016/j.bios.2013.01.066