Молодые ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали сверхчувствительный наномеханический биосенсор, позволяющий обнаруживать рак и другие заболевания на ранних стадиях.

Научную работу провели Дмитрий Федянин и Юрий Стебунов из лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, ее результаты опубликованы в журнале Scientific Reports. Устройство представляет собой оптомеханический чип, состоящий из двух основных деталей: фотонного (или плазмонного) нановолновода для управления оптическим сигналом, а также нависающего над ним кантилевера.

Кантилевер (дословно «балка») — это длинная и тонкая полоска, неразрывно связанная с чипом. Он имеет микроскопические размеры (5 микрометров в длину, 1 мкм в ширину и толщиной всего 90 нм) и способен совершать колебания с мегагерцевой частотой — до нескольких миллионов в секунду.

Это, в свою очередь, позволяет определить химический состав той среды, в которой находится чип. Покрывая его разными реагентами, можно добиться избирательной реакции с определенными веществами или даже биологическими объектами. Если на кантилевер нанести антитела к определенным вирусам, то он выловит эти вирусные частицы из анализируемой среды. Таким образом, с помощью сенсора можно обнаруживать онкомаркеры, а также маркеры вирусных заболеваний, появляющихся в результате отклика иммунной системы на такие заболевания, как СПИД, гепатиты, герпес и многие другие.

Работа финансировалась из средств, полученных в рамках проектной части государственного задания Минобрнауки РФ. Как отмечается на сайте МФТИ, новое устройство будет сочетать высокую чувствительность со сравнительной простотой изготовления и миниатюрными размерами.

В перспективе его будет можно использовать в качестве элемента любых портативных устройств — смартфонов и другой носимой электроники. На одном чипе размером в несколько миллиметров можно будет собрать вместе до нескольких тысяч сенсоров, настроенных на обнаружение различных частиц или молекул. Одновременно, благодаря простоте конструкции, цена устройства не будет сильно зависеть от количества сенсоров, что выгодно отличает его от конкурентных решений.