Инновационные биосенсорные технологии для медицины становятся реальностью благодаря научным коллективам МГУ. Физики и химики ведущего университета работают над созданием наноразмерных мультибиосенсорных систем, использующих кремниевые нанопроводы. Аппаратура предназначена для сверхточного выявления биомаркеров заболеваний простаты и щитовидной железы, что открывает новые горизонты для раннего обнаружения рака простаты и иных патологий.
Современные вызовы: быстрая и точная диагностика
Лабораторные исследования крови необходимы каждому человеку – они позволяют выявить изменения в организме, подобрать лечебную тактику и подобрать подходящие препараты. Современная медицина стремится ускорять процессы тестирования и максимально индивидуализировать медицинскую помощь. Требуется новое поколение высокочувствительных экспресс-методов, способных в реальном времени определять уровень множества биомаркеров – от белков и вирусов до нуклеиновых кислот.
Фундамент разработки: партнерство и наука
Крупные успехи в разработке инновационных биосенсоров обеспечиваются сотрудничеством лучших вузов страны. Разработка мультибиосенсорной платформы осуществляется в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» при участии специалистов Университета ИТМО из Санкт-Петербурга. Эта единство опыта и ресурсов позволяет создавать уникальные решения, совмещающие передовые нанотехнологии, химию и биомедицину.
Технологическая уникальность: 3D-матрицы и нанопроводы
Ключ к высокой чувствительности новых сенсоров – формирование на поверхности кремния специальной трехмерной полимерной матрицы, состоящей из чередующихся слоев полимера с положительными и отрицательными зарядами (например, полиэтиленимин и полистиролсульфонат). Эта «умная» среда позволяет прочно, но деликатно фиксировать иммунные молекулы – антитела, обладающие специфичностью к нужным биомаркерам, сохраняя их активность и функциональные свойства максимально долго.
Определяющим преимуществом стало то, что при взаимодействии антигена с антителом внутри такой полимерной среды на поверхности нанопровода возникает значимое изменение электрических характеристик системы, отражающее факт распознавания биомаркера. Для детального анализа исследователи применяли дополнительные антитела, помеченные наночастицами золота, что позволило изучить процессы на поверхности и внутри матрицы с помощью современных электронных и атомно-силовых микроскопов. Количественная оценка содержания наночастиц подтверждает высокую эффективность выбранного схемотехнического и химического подхода.
Гибкость технологии и ее потенциал
Результаты экспериментов наглядно свидетельствуют: уникальная конструкция биосенсора обеспечивает легкий доступ антигена к фиксированным антителам, позволяет концентрировать биомаркеры в непосредственной близости от чувствительной поверхности нанопровода и тем самым многократно усиливать детектируемый сигнал. Полученная совершенная «мягкая фиксация» антител ненарушает их структуру и максимизирует чувствительность установки.
Особое внимание разработчики уделили диагностике простат-специфического антигена (ПСА) – ключевого маркера раннего рака предстательной железы. Новая платформа уверенно определяет ПСА в крови на сверхнизких концентрациях – до 0,04 мкг/мл. Весь анализ проводится в режиме реального времени, без длительного ожидания, а первые результаты видны уже через несколько минут, что открывает путь широкому внедрению экспресс-диагностики и позволяет повысить качество жизни миллионов мужчин.
Профессор Олег Снигирев, доктор физико-математических наук и заведующий кафедрой физики полупроводников и криоэлектроники физического факультета МГУ, подчеркивает: «Созданный биосенсор обладает универсальностью – его можно адаптировать практически для любых антител, а значит, и для выявления самого широкого спектра заболеваний и патологических процессов организма». Такой подход радикально расширяет горизонты ранней диагностики и персонализированной медицины будущего.
Простота и надёжность: ключевые плюсы нового биосенсора от МГУ
Исключительно высокая чувствительность и специфичность нового биосенсора, дружелюбный и быстрый пользовательский интерфейс, возможность применения в амбулаторных и даже домашних условиях – все это делает технологию по-настоящему революционной. Ожидается, что после завершения клинических испытаний и процедуры регистрации разработка специалистов МГУ быстро получит распространение среди российских и зарубежных медицинских учреждений.
Новая система обещает стать эффективным инструментом для регулярного скрининга и динамического наблюдения пациентов с риском рака предстательной железы, помогая вовремя начинать лечение и значительно увеличивать шансы на полное выздоровление. Технология также открывает перспективы по быстрому определению других значимых онкомаркеров и состава биологических жидкостей, что актуально для разных отраслей медицины.
Позитивный взгляд в будущее диагностики
Внедрение биосенсорных систем на основе нанопроводов, разработанных в МГУ, знаменует собой новую эпоху в сфере медицинских анализов – точную диагностику можно получить практически мгновенно, без необходимости ожидания в лабораториях или длительных отправок образцов. Команда под руководством профессора Олега Снигирева уверена: еще несколько лет – и подобные экспресс-диагностические платформы войдут в повседневную врачебную и лабораторную практику, а широчайшая возможность адаптации сенсора для различных биомаркеров откроет новую страницу в профилактике и лечении не только рака простаты, но и других заболеваний.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
