Ученые поймали вирусы углеродными нанотрубками

Ученые поймали вирусы углеродными нанотрубками

Американские ученые разработали настраиваемое микроустройство, улавливающее вирусы в образцах с низким их содержанием и загрязненных посторонними примесями. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Определение видовой принадлежности и конкретных штаммов патогенных вирусов играет ключевую роль в изучении, диагностике, лечении и профилактике вызываемых ими инфекций. Разработка современных методов анализа, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и секвенирование нуклеиновых кислот, значительно облегчила эту задачу. Однако при работе с полевыми образцами, содержащими мизерное количество вирусных частиц, их определение часто затруднено. Для выделения вирусов в таких образцах используют ультрацентрифугирование и ультрафильтрацию, но эти методы неудобны в применении, и возможности их ограничены.

Чтобы решить эту проблему, сотрудники Университета штата Пенсильвания разработали систему обогащения зараженных образцов с помощью фильтра из параллельных азотсодержащих многостенных углеродных нанотрубок. Эти нанотрубки вырастили непосредственно на кремниевой подложке микрожидкостного устройства, названного CNT-STEM (carbon nanotube size-tunable enrichment microdevice, обогатительное микроустройство настраиваемого размера из углеродных нанотрубок). Как видно из названия, технология позволяет при выращивании регулировать размеры промежутков между нанотрубками, используя различные паттерны железного катализатора на подложке. Диапазон этих размеров составляет от 17 до 325 нанометров, что позволяет точно подогнать их под различные виды вирусов.

Углеродные нанотрубки были выбраны для фильтра, поскольку они прочны, биологически нейтральны, кроме того, от них легко отделяются задержанные вирусы.

В процессе анализа из образца готовят суспензию, которую пропускают через мебранный фильтр с порами диаметром от 220 до 450 нанометров для удаления клеток и других относительно крупных объектов. Подготовленную таким способом суспензию пропускают через CNT-STEM, и нанотрубки улавливают вирусы, пропуская более мелкие примеси. После этого концентрат вирусов снимают с нанотрубок и исследуют обычными методами.

В экспериментах флуоресцентными молекулами, полистироловыми микросферами различного диаметра и низкопатогенным штаммом птичьего гриппа H5N2 (A/chicken/PA/7659/1985) ученым удалось добиться примерно стократной степени обогащения исходных образцов и очистки их от примесей. Также устройство успешно испытали на реальных полевых образцах: взятых в 2012 году мазков из клоак пяти уток и забранных в 2014 году образцах тканей индеек. Секвенирование обогащенных биоматериалов позволило выявить ранее неизвестные штаммы вируса птичьего гриппа, который получил обозначение H11N9 (A/duck/PA/02099/2012), и инфекционного бурсита птиц, названный IBDV/turkey/PA/00924/14.

«Поскольку наше устройство изолирует и концентрирует вирусы только на основании их размеров, мы можем уловить патогенны, о биологических свойствах которых ничего не известно — отпадает потребность в антителах или других молекулярных маркерах. Когда вирус захвачен и концентрирован, его можно характеризовать полногеномным секвенированием и другими методами», — пояснил один из авторов работы Маурисио Терронес (Mauricio Terrones).

Углеродные нанотрубки представляют собой одну или несколько свернутых в цилиндр графеновых плоскостей. Благодаря их исключительным механическим, электрическим, оптическим и другим свойствам им постоянно находят новые области применения. Так, на их основе созданы высокоэффективные транзисторы, сверхпроводники, прямой преобразователь света в электричество, «удочку» для клеток и макромолекул, датчик для определения свежести мяса и многое другое.

Олег Лищук

N+1

Похожие новости:
Углеродные нанотрубки стали основой голограммы
Инженеры из Кембриджского университета создали голограмму при помощи многостенных углеродных нанотрубок. Работа опубликована в журнале Advanced Materials, ее краткое содержание приводит сайт университета. Изображение создавалось при помощи лазера, свет которого падал на специальную голографическую подложку. На ней в особом порядке были расположены ..
2012-09-25 1405 0 Технология
0
Транзисторы с углеродными нанотрубками
Недавно мы уже представили вам, как наш мир будет выглядеть через 10 лет. Мы упомянули о создании в скором времени более быстрых и менее энергоемких компьютеров, которые будут основаны на транзисторах, изготовленных из углеродных нанотрубок. IBM объявила, что она интенсивно работает над развитием этой технологии, и предусматривает, ..
2014-07-23 1761 0 Технология
0
Физики научились растить на чипах радиаторы из нанотрубок
Ученые смогли в шесть раз повысить эффективность охлаждения микропроцессоров при помощи радиаторов из углеродных нанотрубок. Новый способ сцепления нанотрубок с металлическими поверхностями описан в статье, опубликованной в Nature Communications. Краткое описание исследования приведено на сайте Национальной лаборатории имени ..
2014-01-29 1377 0 Технология
0
Японские ученые создали нанопроводники с серебром
Ранее в этом году команда во главе с доктором университета штата Северная Каролина Yong Zhu сообщила, об успехе в создании упругих проводников из углеродных нанотрубок, сообщает «WordScience.org». Такие проводники могут быть использованы в электронике, которая в свою очередь может найти ..
2012-07-16 1402 0 Технология
0
Европейский Союз создал нанотехнологичный проект NanoHex
Наножидкость — это инженерная коллоидная суспензия включающая наночастицы и агломераты частиц с характерным размером 0,1–100 нм. Наножидкость вызывает большой интерес своим огромным потенциалом для обеспечения расширенными эксплуатационными свойствами. В отношении теплопередачи, по сравнению с более обычным теплоносителем (например, ..
2012-05-14 1537 0 Технология
0
Умная краска обеспечит безопасность конструкций
Текущий мониторинг крупных строительных конструкций, таких как мосты, ветряные турбины и шахты, представляет собой довольно трудоемкий визуальный осмотр с помощью дорогостоящих специализированных приборов и оборудования, пишет defconc.ru. Конечно, было бы замечательно, если бы изменения в несущих конструкциях ..
2013-08-20 1481 0 Технология
0
Новая солнечная батарея нарушила законы физики
Инженеры из Массачусетского технологического института создали солнечную батарею, которая может превращать тепло в свет, повышая свою энергоэффективность. Этим удалось преодолеть теоретически предсказанный предел, ограничивающий работоспособность фотоэлементов. Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.В 1961 ..
2016-05-25 2410 0 Технология
0
Невероятный прорыв: учёными разработана нанокраска
Новый тип краски с углеродными нанотрубками, разработанный в «Университете Райса» (Rice University), поможет обнаружить различные деформации в зданиях, мостах и самолётах, сообщает «zex2.ru». Учёные называют свою смесь «натяжной краской» и надеются, что она поможет выявлять деформации в таких структурах, как крылья ..
2012-06-26 1912 0 Технология
0
Портативный сканер сделает проверку зрения
Вы, наверняка, как и множество людей, не ходите ежегодно к офтальмологу для проверки своих глаз. Но вы действительно должны сделать это, чтобы выявить любые проблемы пока не стало слишком поздно. Если бы было возможно их проверять в кабинете врача или клинике, может ..
2013-12-30 1833 0 Технология
0
Нашли нанотрубки - будет вам и нанопаяльник
Группа исследователей США из Университета штата Иллинойс заявляют об успешном решении проблемы, мешающей сделать углеродные нанотрубки эффективными транзисторами. О своей работе они сообщили в последнем номере журнала Nano Letters.  Углеродные нанотрубки с их стенками толщиной один атом – то есть тот же графен, ..
2013-11-28 1212 0 Технология
0
Электрический выключатель из одной молекулы проработал год
Химики из Китая, США и Израиля создали рекордно устойчивый мономолекулярный электрический переключатель — он способен функционировать на протяжении года. Для того, чтобы включить или выключить его требуется лишь посветить на него светом определенной длины волны. Независимые эксперты отмечают, что стабильность, которой ..
2016-06-18 1516 0 Технология
0
Нанотрубки превратили в штампы для печати электронных схем
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) создали высокоточный метод печати электронных схем на твердых и гибких поверхностях. Для этого разработчики используют штампы из углеродных нанотрубок и электропроводящие чернила. Разрешение метода достигает двух-трех микрон — в десятки раз лучше аналогичных способов печати. Описание ..
2016-12-11 3136 0 Технология
0
Создан быстрый прозрачный транзистор из дешёвых органических материалов
Учёные из Стэндфордского университета (Stanford University) и университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska–Lincoln) представили тонкие прозрачные полупроводники, которые могут стать основой для недорогих высокопроизводительных электронных устройств. Уже несколько лет инженеры по всему миру пытаются использовать дешёвые богатые углеродом ..
2014-01-10 1484 0 Технология
0
Лучший транзистор построили при помощи ДНК
В лаборатории точно на фантастической кухне — учёные готовят микросхемы нового поколения. Блюдо — крошечная пластина из кремния, на которой аккуратно разложены выпрямленные или, как говорят учёные, "расчёсанные" нити ДНК. Манипуляции с газами и растворами, и вот химик-кулинар готов ..
2013-09-10 1470 0 Технология
0
Физики поймали рекордное переключение электричества
Учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC измерили время, которое потребовалось для перевода магнетита (минерала с природными магнитными свойствами) из не проводящего состояния в проводящее. Как выяснилось, это процесс занимает всего одну триллионную долю секунды, а это в тысячу раз быстрее, чем на самых современных транзисторах. "Это ..
2013-08-2 1783 0 Технология
0