Новый метод миниатюризации биосенсоров откроет новые возможности для минимально инвазивных имплантатов. Миниатюрные транзисторы изготавливаются на тонких гибких подложках и усиливают биосигналы, производя токи, более чем в 200 раз превышающие аналогичные аналоги.
Диагностика и мониторинг заболеваний часто зависят от обнаружения молекул, называемых «биомаркерами». Однако для обнаружения таких биомаркеров необходимы периодические заборы крови, которые являются дорогостоящими, трудоемкими, требуют специального оборудования и не дают непрерывных данных. Чтобы избежать этого и обеспечить обнаружение биомаркеров в режиме реального времени, команда профессора Кевина Пласко из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре стала пионером в разработке имплантируемых датчиков на основе аптамеров. Эти устройства представляют собой электрохимические датчики на основе ДНК и успешно отслеживают небольшие молекулы в режиме реального времени.
Ключевым шагом на пути к практическому применению этих датчиков в клинике является создание их как можно меньшего размера и минимально инвазивного воздействия. Чтобы решить эту проблему миниатюризации, исследователи из Кембриджа объединились с лабораторией Plaxco, чтобы найти способ объединить датчики на основе аптамеров с усилительной транзисторной платформой. Вместе они разработали биосенсоры на основе органических электрохимических транзисторов (ОЭСТ), которые сохраняют высокие характеристики аптамерных сенсоров даже при уменьшении до довольно малых размеров. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Студентка-исследователь София Бидингер, ведущий автор статьи, сказала: «Эта работа является важным шагом на пути к созданию более совершенных инструментов для поставщиков медицинских услуг. С помощью датчиков такого типа врачи смогут получать беспрецедентные данные в режиме реального времени для отслеживания своих пациентов.
Предыдущие аптамерные датчики были сделаны из тонких миллиметровых проводов. Напротив, новые транзисторные биосенсоры настолько малы, что едва видны невооруженным глазом. Эта технология будет полезна для медицинских приложений , где требуются датчики в деликатных областях. Например, такой минимально инвазивный датчик можно было бы имплантировать в мозг — идеальную область для отслеживания биомаркеров, связанных с психическими расстройствами, такими как депрессия.
Соавтор статьи профессор Тауфик Хасан сказал: «Существует огромная рыночная возможность для непрерывного молекулярного мониторинга. Помимо глюкозы, не так много коммерчески доступных датчиков. Дополнительные инструменты для поддержки непрерывного зондирования in vivo спасут жизни».
Междисциплинарная исследовательская группа теперь будет изучать возможные следующие направления этой работы. Например, еще одним преимуществом усиления сигнала является увеличенный срок службы, поэтому датчик может работать дольше без замены. Каждое из этих усовершенствований на один шаг ближе к использованию на людях для отслеживания чего угодно, от лекарств до гормонов и нейротрансмиттеров.
Соавтор статьи профессор Джордж Маллиарас добавил: «Самый захватывающий аспект этой работы заключается в том, что ее можно использовать для обнаружения практически любой небольшой молекулы. Это поможет врачам получить гораздо больше информации о пациентах, чем когда-либо прежде».
