Правильный и своевременный диагноз — уже половина лечения. И врачи, и их пациенты были бы счастливы, если б можно было создать универсальный детектор, прибор, который, моментально проведя анализ, тут же выдаст причину болезни. И важный шаг к его созданию уже сделан.

Связанные с фрагментами ДНК нанонити выстроены в массив и комплементарно взаимодействуют с фрагментами ДНК болезнетворного микроорганизма, которые были помечены флуоресцентным красителем
Комплементарное взаимодействие двух нитей ДНК связывает их водородными связями

Группа американских химиков во главе с Терезой Майер (Theresa Mayer) сообщила о разработке, которая заметно приближает создание микрочипа, способного в одном крохотном образце быстро и точно провести нужные анализы и распознать заболевание.

Разработка эта представляет собой массив наноразмерных нитей, на которых закреплены фрагменты ДНК, совпадающие с теми, которые несут разнообразные патогенные бактерии и вирусы, включая стафилококк, ВИЧ и гепатит. В случае, если в образце присутствует ДНК соответствующего болезнетворного микроорганизма, она за счет комплементарных взаимодействий присоединится к фрагментам ДНК на нанонитях, что приводит к изменению проводимости этих нитей — а это уже величина, которую можно легко и быстро измерить. Ну а чтобы различить те или иные патогенны друг от друга, достаточно зафиксировать, какая именно из нанонитей изменила свою проводимость.

Все это устройство на подложке совсем невелико: каждая нить имеет не более 700 нм в диаметре и 8 мкм в длину. И самым технически сложным моментом стала разработка индивидуальных методов работы с отдельными нитями. Для этого ученые использовали особый микрочип, в центре которого сделан массив небольших углублений, к каждому из которых подведена пара электродов. Электроды создают градиент электрического напряжения, который и позволяет манипулировать крохотными нанонитями с достаточной легкостью.

Покрытые фрагментами ДНК нанонити сделаны из редкого металла родия, что позволяет им реагировать на действие внешнего электромагнитного поля и ориентироваться в нем. По оценке ученых, им удалось выстроить нанонити в упорядоченный массив с 99-процентной аккуратностью.

В ходе проведенных испытаний этой технологий «детектор болезней» с успехом обнаруживал присутствие ДНК, связанных с вирусами гепатита В и С, а также ВИЧ, хотя пока что сигнал о наличии «болезни» он выдает в виде флуоресценции. В настоящее время ученые дорабатывают полнофункциональный прототип, который позволит полностью реализовать их концепцию, в котором о присутствии патогена свидетельствует изменение проводимости отдельных нанонитей.

Ну а когда такие детекторы получат широкое распространение, прекрасным дополнением к ним станут таблетки, которые сами контролируют введение лекарства и — заодно — состояние пациента. Читайте: «Слежка за больным».

По сообщению Pennsylvania State University