Ученые создали универсальный сенсор на аптамерах

Ученые создали универсальный сенсор на аптамерах

Американские ученые создали миниатюрный универсальный сенсор, который в реальном времени измеряет концентрацию молекул-мишеней в крови бодрствующих лабораторных животных. Такое устройство открывает новые возможности для исследований фармакологии, физиологии и токсикологии лекарственных препаратов. Статья о разработке опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Неспособность непрерывно измерять концентрацию важных веществ непосредственно в живых организмах — одно из ключевых ограничений биоаналитической химии. Конструкция сенсора, способного измерять уровень молекул непосредственно в крови, должна обойти два технических препятствия: измерение не должно быть разделенным на стадии и сенсор должен быть стабилен в крови. Существуют сенсоры, которые обходят технические ограничения и непрерывно определяют уровень отдельных соединений — глюкозы, лактата, серотонина и некоторых других молекул в крови, но они работают на основе специфических реакций молекул-мишеней и не универсальны: для каждого типа молекул нужно изобретать и оптимизировать собственную реакцию.

Одна из перспективных технологий, электрохимический аптамерный датчик, обладает универсальностью, которой лишены реактивные датчики. Его основа — аптамеры, молекулы нуклеиновых кислот длинной несколько десятков нуклеотидов, которые специфически связываются с различными молекулами-мишенями. Благодаря астрономическому числу сочетаний оснований в олигонуклеидной молекуле можно найти аптамер практически к любой произвольной мишени. За счет специфического связывания с мишенью такие датчики также очень устойчивы к засорению при работе в крови.

Ученые из университета Калифорнии взяли аптамерный датчик за основу своей новой разработки. Они создали микрофлюидный чип, который пропускал к датчику только небольшие молекулы, не допуская крупные и медленно движущиеся клетки крови. Для того, чтобы дополнительно защитить сенсор от засорения, они покрыли его биосовместимой мембраной. Защищенный биосенсор ученые использовали для измерения концентрации в крови крыс доксорубицина — известного противоракового препарата. Во время пятичасового мониторинга сенсор продемонстрировал наномолярную точность измерения.

Чтобы показать универсальность сенсора, ученые использовали сменный аптамерный элемент для распознавания другого типа веществ — антибиотиков аминогликозидов. Биосенсор также быстро показал изменение концентрации препарата во время серии инъекций. Сенсор, введенный через катетер в яремную вену, позволил животным двигаться почти беспрепятственно и дал непрерывный доступ к данным о концентрации антибиотика в крови бодрствующего животного.

Этот биосенсор оказался способен быстро и непрерывно считывать информацию об уровне молекул-мишеней в реальном времени, в течение нескольких часов, даже на бодрствующем животном. С таким функционалом фармакологи смогут увидеть как быстро усваивается лекарственный препарат, физиологи — отследить распространение гормонов и метаболитов в крови с новым уровнем точности.

Новый биосенсор в ближайшее время смогут использовать только ученые и медики, однако уже сейчас существуют накожные микрофлюидные чипы, которые могут представлять интерес для спортсменов.

Анна Маньшина

N+1

Похожие новости:
ДНК и нанотрубки объединили для «опознания» одиночных белков
Материаловеды из Гарварда, Массачусетского технологического института и Университета Калифорнии разработали сенсор, способный обнаружить выделение одиночные молекулы белка, выделяемые микроорганизмами. В его основе лежит «лес» из углеродных нанотрубок, связанных с ДНК-аптамерами. Ученые надеются, что устройство поможет исследовать коммуникацию между бактериями — обмен сигнальными молекулами, ..
2017-01-25 7829 0 Технология
0
Графеновая матрица обещает революцию в цифровой фотографии
Группа ученых из Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре разработала светочувствительную матрицу из графена, которая поможет делать качественные снимки в условиях низкой освещенности. Новый сенсор оказался в тысячу раз чувствительнее к свету, чем CMOS и CCD, и ему нужно в 10 раз меньше энергии. Исследование ..
2013-06-1 1760 1 Технология
1
В продаже появится таблетка, заменяющая врача
«Умный» чип подскажет, как правильно принимать лекарства.Таблетка, заменяющая врача,появится в аптеках Великобритании в сентябре этого года.Как сообщает Meddaily.ru со ссылкой на The Telegraph , «умная» таблетка представляет собой микроскопический чип, который подскажет пациенту, как правильно принимать лекарства.Через пластырь-приемник, крепящийся ..
2012-01-18 1694 0 Технология
0
Обмен файлами через рукопожатие
На выставке Consumer Electronics Show компания Ericsson представила очень интересную инновационную технологию, которая позволит передавать файлы по человеческому телу. Продемонстрировал новинку Ханс Вестберг, генеральный директор концерна.Для демонстрации Вестберг взял смартфон в одну руку, ..
2012-06-19 1332 0 Технология
0
Ученые изобрели детектор вирусов
Специалисты университета Нью-Йорка, колледжа Хантера и Фордхемского университета совместно с  профессором физики и химии Стивеном Арнольдом разработали новый высокочувствительный сенсор для нахождения вирусов.Принцип работы изобретения похож на эффект "шепчущей галереи", когда сказанное в одной части ..
2012-09-1 1667 0 Технология
0
Механические наносенсоры помогут обнаружить внеземную жизнь
Швейцарские ученые разработали датчик, который, отслеживая наноразмерные вибрации, способен определять их принадлежность живым существам. Такие сенсоры найдут применение на марсоходах и других аппаратах, ищущих признаки жизни на далеких планетах. Результаты своих исследований авторы опубликовали ..
2015-01-02 6500 0 Технология
1
Ученые научат искусственную кожу ощущать прикосновения
Ученые из института «Технион» в Израиле разработали революционные сенсоры для электронной кожи, сообщает zex2.ru. Новые сенсоры гибкие, и могут одновременно воспринимать тактильную информацию, температуру и влажность. По словам разработчиков, гибкие датчики минимум в десять раз более чувствительны к прикосновениям, ..
2013-07-24 1351 0 Технология
0
Японская компания скрестила ковер с пылесосом
Японская компания Paionia Furyokuki, известная как производитель разнообразного «экологического» оборудования, выпустила вакуумный коврик, который всасывает загрязнения с подошв на обуви, а потом и с поверхности самого изделия, сообщает InFox.ru со ссылкой на DigInfo.Поверхность ковра шириной 30 сантиметров покрыта небольшими ..
2012-06-20 1163 0 Технология
0
Представлена система, превращающая любую поверхность в тачскрин
Анонсирован старт продаж необычной системы, которая умеет считывать нажатия с любой относительно ровной поверхности, на которую проецируется интерфейс. Для считывания нажатий применяется технология Kinect - жестового бесконтактного контроллера от Microsoft. При помощи новой системы можно превратить ..
2013-08-16 1578 0 Технология
0
Создатель "воздушных" дисплеев отказался от их производства
Российская компания Displair оставила попытки самостоятельно наладить выпуск интерактивных "воздушных" экранов из-за их дороговизны и объявила смене о стратегии. "Создание собственного производства и вывод продукта на мировой рынок — процесс достаточно сложный и затратный, для этого требуются ..
2014-01-16 1483 0 Технология
0
Биосенсорные татуировки помогут атлетам при тренировке
Среди спортсменов-атлетов существует понятие «снос стен». Так называют состояние, которое может возникнуть, если спортсмен в течение долгого времени подвергался большим физическим нагрузкам. Это состояние малоприятно для спортсмена. Дело в том, что после него уровень энергии резко падает, ..
2013-07-28 1295 0 Технология
0
Ученые внедрили в зубы графеновый детектор бактерий
Инженеры из Принстонского университета создали беспроводной биосенсор на основе графена, который может быть закреплен на биологических поверхностях, например, на зубах. Чувствительности устройства достаточно для обнаружения отдельных бактериальных клеток. Работа опубликована в журнале Nature Communications, ее краткое содержание ..
2012-05-31 1466 0 Технология
0
Ученые вырастили сердечные мышцы для морских свинок
Ученые восстановили поврежденные участки сердечной мышцы морских свинок при помощи клеток сердца (кардиомиоцитов), выращенных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, сообщает The Seattle Times. Сердце морской свинки бьется со скоростью 200-250 ударов в минуту, примерно на верхнем ..
2012-08-9 1761 0 Технология
0
В России разработан трехмерный интерфейс будущего
Российская компания DisplAir создала работающий прототип сенсорного безэкранного дисплея. "Туманный" 3D-экран, как его называют создатели, выпускается в воздух специальным проектором. В результате получается дисплей, похожий на тот, которым управляет герой Тома Круза в фильме "Особое мнение", ..
2011-11-24 1700 0 Технология
0
Японцы хотят спасать здания от землетрясений при помощи подушек безопасности
Японская строительная компания Air Danshin Systems разрабатывает необычную технологию защиты зданий от землетрясений. Инженеры хотят использовать для этого подушки безопасности, отдалённо напоминающие те, что используются в автомобилях. Специалисты предлагают поднимать здания на гигантских воздушных подушках, как только датчики зафиксируют ..
2012-03-3 2245 1 Технология
0