Свет и нанозонды обнаруживают ранние признаки инфекции

Биомедицинские инженеры и геномные исследователи из Университета Дьюка разработали подход на основе света для обнаружения инфекций до появления симптомов у пациентов.

Метод продемонстрирован на человеческих образцах. Сейчас исследователи адаптируют технологию для размещения на чипе, что позволит получать быструю, простую и надежную информацию о пациенте. Диагностическое устройство на основе такого чипа может быть портативным.

Исследователи создали наночастицу на основе серебра, которая нацеливается на специфический молекулярный маркер, попадающий в кровоток на самых ранних стадиях инфекции. При направлении света на образец наночастица, связанная с молекулярным маркером, отражает уникальный оптический "отпечаток пальца".

В эксперименте нанозонды используются в сочетании с явлением, впервые описанным в 1970-х годах, — поверхностно-усиленным комбинационным рассеянием (SERS). Когда свет (обычно от лазера) падает на образец, целевая молекула вибрирует и рассеивает свет со своей уникальной сигнатурой (комбинационное рассеяние). Однако этот сигнал крайне слаб.

Ключевой принцип: когда целевая молекула связывается с металлической наночастицей или наноструктурой, сигнал комбинационного рассеяния многократно усиливается за счет эффекта SERS — часто более чем в миллион раз.

В этом междисциплинарном проекте команда сотрудничала с учеными из Института геномных наук и политики Дьюка (IGSP), которые разработали метод измерения реакции организма на инфекцию с помощью профилирования РНК.

Исследование поддержано Национальными институтами здравоохранения (NIH), Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA), Министерством обороны и Фондом Уоллеса Х. Коултера.

Результаты опубликованы в журнале Analytica Chimica Acta.