14.3.3. Биодатчики

Нанотехнологии предоставляют множество возможностей для создания высокочувствительных и избирательных датчиков, регистрирующих самые разные виды биомолекул. В настоящее время уже существует технология производства цилиндрических стержней из металлических секций длиной от 50 нм до 5 мкм, получившие название Nanobarcodes. Такие наночастицы формируются последовательным электрохимическим восстановлением ионов металла на подложке из окиси алюминия, и они имеют самое различное применение. В частности, на их поверхность могут быть нанесены аналитические препараты и соединения (например, антитела), позволяющие избирательно регистрировать наличие в среде сложных молекул заданного типа. Схема действия устройств (этот механизм можно назвать наномасштабным «кодированием»), показанная на рис. 14.7, основана на оптическом сигнале, возникающем при избирательном связывании молекул на заданном участке, содержащем требуемые реагенты. Уже сейчас датчики этого типа способны регистрировать наличие молекул ДНК.

Рис. 14.7. Оптическое детектирование биомолекул, избирательно связываемых с антителами на заданном участке наночастиц типа Nanobarcodes

Исследователи из Центра НАСА имени Эймса предложили еще один подход для регистрации молекул ДНК[98], в котором углеродные нанотрубки диаметром 30–50 нм в огромных количествах (миллионы трубок) располагаются вертикально на поверхности кремниевого чипа или кристалла, как показано на рис. 14.8. На вершины трубок наносятся так называемые «зонды», специфичные к определенным ДНК. При погружении такого чипа в жидкость, содержащую смесь ДНК, происходит связывание соответствующих ДНК на подложке (субстрат) и в растворе (мишень), что регистрируется по изменению электрической проводимости. Метод требует доработки (в частности, доведения чувствительности до уровня техники флуоресцентных меток), однако ожидается, что на его основе удастся создать новые портативные датчики.

Рис. 14.8. Вертикально направленные углеродные трубки на поверхности кремниевого чипа. Молекулы ДНК на концах нанотрубок способны специфически связывать (то есть регистрировать) определенные типы ДНК или другие вещества в анализируемом растворе (иллюстрация предоставлена Центром НАСА имени Эймса, Моффет Филд, Калифорния)

Данный текст является ознакомительным фрагментом.