Ученые создали cверхчувствительный биосенсор для диагностики рака

Физики и инженеры из Университета Кейс Вестерн Резерв разработали оптический сенсор на основе наноструктурированных метаматериалов, чувствительность которого в миллион раз превосходит существующие датчики. Работа опубликована в журнале Nature Materials.

Цель исследователей состояла в том, чтобы создать метод, который позволил бы онкологам обнаруживать единичные молекулы фермента, образуемого циркулирующими раковыми клетками. «Прогноз лечения зависит от стадии обнаружения рака. На ранних стадиях клетки распространяющейся опухоли экспрессируют белки с низкой молекулярной массой, менее 500 дальтон. Эти белки обычно слишком малы, равно как и их концентрация, чтобы обнаружить их современными методами», – отметил руководитель исследования, профессор физики Университета Кейс Вестерн Резерв Джузеппе Странге.

Наносенсор действует как биологическое сито, изолируя небольшую молекулу белка с малой молекулярной массой из разбавленного раствора. Метаматериал датчика состоит из 16 наноструктурных слоев золота и прозрачного оксида алюминия, верхний слой золота имеет отверстия, которые рассеивают свет в двух измерениях. При попадании света на чувствительную область происходит возбуждение свободных электронов, приводящее к возникновению распространяющейся поверхностной волны. Наличие волн вызывает провалы в спектре, которые позволяют обнаружить малые объекты.

Ученые считают, что с помощью нового сенсора обнаружение раковых клеток станет возможным на ранних стадиях. В ближайшее время планируется начать клинические испытания сенсора.