Нaнoсистeмaм нaшли eщe oднo примeнeниe- из нaнoчaстиц сoбрaн чувствитeльный дeтeктoр вирусoв. Им учeныe ужe смoгли зaсeчь лиxoрaдку Эбола и вирус вакцины от оспы.
Статья, описывающая экспериментальное устройство, появилась в журнале Nano Letters. Суть перспективной основы для детекторов различных патогенов такова: через покрытую слоем наночастиц пластинку пропускается свет, и как только на нее садится вирусная частица, прозрачность пластинки в этом месте резко меняется. Причем не за счет того, что вирус просто закрыл собой свет, а за счет более сложных эффектов, меняющих оптические свойства материала на значительном расстоянии от налипшей на него частицы.
Как это работает
В своей работе ученые Бостонского университета (США) соединили несколько перспективных направлений: микрогидравлические системы, биочипы и наноплазмонику. И ключевую роль играет именно последнее направление, возникшее сравнительно недавно и оставшееся за пределами общественного внимания.
Наноплазмоника — раздел оптики, изучающий распространение света в системах наночастиц. Причем проводящих, что принципиально важно, так как легко перемещающиеся в металлах электроны вносят в электромагнитное поле света существенные искажения. Наличие упорядоченных проводящих частиц приводит к тому, что материал пропускает падающую электромагнитную волну совершенно неожиданным с точки зрения классической оптики образом: свет, например, проходит через поверхность, которой полагалось быть непрозрачной!
В экспериментальном чипе луч лазера за счет данного эффекта попадает на поверхность стекла, примыкающую к тонкому каналу, по которому течет анализируемая жидкость. Стенки канала, через который проходит свет, покрыты антителами к тому или иному вирусу,- и когда они встречают вирус, это изменяет прозрачность слоя наночастиц сразу в некотором радиусе, так как упорядоченность всей системы (необходимая для аномальной прозрачности) оказывается нарушена.
Вирус, который на просвет увидеть невозможно, изменяет свойства окружающей его системы и за счет этого становится видимым — подобно тому, как с самолета нельзя невооруженным глазом увидеть одну большую выбоину на дороге, но можно заметить образовавшуюся за ней череду затормозивших машин.
Микрогидравлика и грипп
Для создания инструмента, который будет хотя бы теоретически доступен для массового использования, одной возможности регистрировать изменения в распространении света через наночастицы мало. Необходимо еще две составляющие, о которых в предыдущих абзацах было сказано лишь вскользь: нужны покрытые антителами к вирусу поверхности и нужна система, которая обеспечит их контакт с вирусами.
К счастью, над решениями этих задач активно работают, и биочипы в различных вариантах уже стали массовым инструментом. На стеклянные пластинки, покрытые антителами к тем или иным вирусам или бактериями, наносят анализируемое вещество, а далее проводят серию химических реакций, позволяющих пометить севшие на чип вирусы флуоресцентными маркерами.
Для автоматического проведения реакций чип оснащают сетью тонких каналов, по которым прокачиваются нужные реактивы: или, как это сделано в новом устройстве, само анализируемое вещество.
Что это даст?
Авторам работы удалось добиться надежного выявления вирусов различных типов, причем в условиях, приближенных к реальным ситуациям. Каким? Портативный и чувствительный детектор вирусов нужен врачам для постановки диагноза, ветеринарам при посещении ферм или для санитарной инспекции, не откажутся от него военные и спецслужбы.
О том, можно ли будет со временем сделать домашнее устройство для быстрой диагностики гриппа или ОРВИ, говорить пока сложно — но один из многих шагов на пути к этому уже сделан.
