Создан ультрачувствительный комбинированный биосенсор

В Университете Пердью (США) создан ультрачувствительный биосенсор, обеспечивающий возможность раннего обнаружения онкологических заболеваний и открывающий путь к персонифицированной медицине, которая учитывает особенности биохимии каждого пациента в отдельности.

Устройство объединяет в себе атрибуты двух совершенно различных типов сенсоров, каждый из которых характеризуется ограниченной чувствительностью, но вместе они являются чем-то феноменальным. Рассказ о создании нового биосенсора и результаты его испытаний приняты в печать в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Устройство под названием Flexure-FET biosensor объединяет в себе механический сенсор, идентифицирующий молекулы на основании их массы и размера, и электрический сенсор, проводящий опознание по уровню электрозаряда молекул. Таким образом, прибор способен обнаруживать как заряженные, так и незаряженные биомолекулы, обеспечивая гораздо более широкий спектр применения, чем это возможно для каждого из двух типов сенсоров в отдельности.

Flexure-FET как нельзя кстати придётся по меньшей мере в двух самых востребованных областях. В первую очередь это персонифицированная медицина, для которой важно построение точной биохимической карты, где информация о белках и генетическом материале используется для максимально точной диагностики и назначения лечения с учётом всех особенностей пациента. Второй важнейшей областью применения разработки могла бы стать онкология, а именно раннее обнаружение рака: сенсор позволяет детектировать малые количества генетического материала (фрагменты ДНК и белков), подвергшегося деформации, причём это детектирование возможно задолго до того, как болезнь станет заметной с помощью других методов диагностики.

Механическая часть сенсора представляет собой вибрирующую укосину — длинную, узкую полоску кремния, напоминающую трамплин для прыжков в воду, под которой находится транзистор, являющийся электрической частью прибора.

В других механических биосенсорах измерения частоты вибраций укосины в зависимости от того, какой тип биомолекулы на неё приземлился, производится при помощи лазера. Здесь схему удалось принципиально упростить, использовав для этих целей электрическую часть сенсора — транзистор. Просто и гениально (или наоборот).

Ещё одним ключевым инновационным аспектом стало отсутствие такого компонента, как референсный электрод. Эта неизменная часть традиционных электрических биодатчиков с трудом поддаётся миниатюризации, что ограничивает область применения таких приборов. Отказ от использования референсного электрода позволяет создавать дешёвые миниатюрные сенсоры, готовые к работе там, где это действительно необходимо, — в кабинете врача.

Подготовлено по материалам Университета Пердью.