Настройка наноэлектронных сенсоров для обнаружения вирусных антигенов
Пандемия COVID-19 в 2020 году вновь показала важность надежных и быстрых методов обнаружения патогенов для борьбы с пандемией. Ученые из Технического университета Дрездена (TUD) добились значительного прогресса в разработке инновационных решений для обнаружения вирусных патогенов, представив результаты двух исследований.
Результаты опубликованы в журналах ACS Applied Materials & Interfaces и Advanced Materials Interfaces.
Настраиваемые, мощные и адаптируемые наноэлектронные сенсоры — многообещающий подход для борьбы с текущими и будущими пандемиями. Они позволяют не только проводить диагностику, но и непрерывно мониторить воздух в общественных местах, что дает возможность принимать меры сразу при появлении вирусов.
С 2020 года дрезденские ученые интенсивно работают над созданием миниатюрных сенсоров для точного и эффективного обнаружения антигенов SARS-CoV-2. В исследованиях участвовали команда TUD под руководством проф. Джануарелио Куниберти и д-ра Бергои Ибарлусеа, а также ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гамбурге, Института исследований полимеров им. Лейбница (IPF) в Дрездене и Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) в Корее.
Сибоди: революция в биологическом распознавании
Первое исследование, опубликованное в ACS Applied Materials & Interfaces, описывает инновационный подход, значительно повышающий точность и скорость обнаружения антигенов SARS-CoV-2. Он заключается во встраивании синтетических нанотел, известных как сибоди, в биосенсоры в качестве рецепторов.
«Сибоди представляют собой быструю, устойчивую и этически приемлемую альтернативу, которая, в отличие от обычных антител, разрабатывается и производится без использования животных», — сказал проф. Куниберти.
«Еще одно ключевое преимущество сибоди — их меньший размер по сравнению с антителами. Это позволяет процессам биологического распознавания происходить гораздо ближе к поверхности сенсора, увеличивая силу сигнала и делая сенсоры гораздо быстрее и чувствительнее», — добавил он. Первые успешные тесты были проведены с полевыми транзисторами на основе кремниевых нанопроволок, модифицированных сибоди, что продемонстрировало большой потенциал применения этого подхода.
Преодоление потери чувствительности в биологических жидкостях
Во второй статье, опубликованной в Advanced Materials Interfaces, команда исследовала повышение чувствительности сенсоров при работе в биологических жидкостях. Такие образцы имеют сложный молекулярный состав, что сильно ограничивает диапазон обнаружения сенсора.
Для решения этой проблемы ученые разработали специальную модификацию поверхности гидрогелем на основе диэлектрического полимера полиэтиленгликоля. Это позволяет проводить измерения непосредственно в слюне и других образцах пациентов, устраняя необходимость в трудоемких и дорогостоящих этапах подготовки проб.