Біочип вкаже на наявність збудників та маркерів захворювань у зразку за п’ять хвилин
Чип із масивом нанорозмірних блоків укаже на наявність у зразку біологічної рідини вірусів, генів та тисяч інших важливих у діагностиці сполук протягом кількох хвилин. Пристрій не вимагає процедури збільшення кількості молекули у зразку, як наприклад, при стандартному методі генетичної діагностики ПЛР, тож економить кошти та години часу, пише сайт журналу Science. Винахід описали американські науковці у журналі Nature Communications.
Принцип роботи
За допомогою методу полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) можна визначити наявність у біологічному зразку окремих збудників, вловлюючи їхні гени. Але процедура ґрунтується на ампліфікації — процесі створення мільйонів та іноді мільярдів копій цільового фрагмента ДНК, збільшуючи шанси на його виявлення, на що часто йдуть години, а також додаткові витрати. Натомість чип від вчених Стенфордського університету набагато чутливіший та не вимагає ампліфікації.
По суті, новий біочип є пластинкою, на якій розташовано масив дрібних блоків з кремнію. Кожен з цих блоків має розміри близько 500 нанометрів у висоту, 600 нанометрів у довжину і 160 нанометрів у ширину. На одному квадратному сантиметрі площі бази розміщається навіть 160 000 таких блоків. Вони здатні спрямовувати інфрачервоне світло на свою верхню поверхню і вкриті фрагментами одноланцюгової ДНК. Ці фрагменти ДНК можуть зв’язуватися з відповідними фрагментами генів у біологічних зразках. Це призводить до зміни довжини випромінюваного світла, що дозволяє виявити наявність цільового гена в зразку.
Результати роботи
Щоб продемонструвати роботу винаходу, вчені покрили блоки фрагментами ДНК, які можуть зв’язуватися з генами вірусу SARS-CoV-2. Відтак вони обробили чип зразком мазка носоглотки від хворої на ковід людини. Уже протягом п’яти хвилин вчені виявили під мікроскопом зсув довжини світлових хвиль із поверхні блоків, що вказало на успішне прикріплення до них вірусного генетичного матеріалу. Зазвичай у таких зразках кількість копій цільових вірусних генів складає близько 4 000, але цього виявилося достатнім для виявлення збудника.
Винахідники вважають, що зможуть пристосувати чип не лише до виявлення збудника, а й до визначення його кількості, щоб точніше підібрати лікування, відповідно до важкості інфекції. При цьому в межах одного біочипу різні блоки можна покрити молекулами, відповідними різним збудникам, дозволивши діагностування одразу кількох інфекцій. Окрім цього, замість фрагментів ДНК блоки можна покрити антитілами, які можуть зв’язуватися з білками, як-от токсинами чи маркерами захворювань, розширивши можливості діагностування. Але біочип також може знайти використання для виявлення окремих сполук, наприклад, забруднювачів, у водоймах.
Джерело: nauka.ua
