19 янв 2023 105

Учёные разработали датчик для диагностики болезни Альцгеймера

Исследователи из группы по производству наноустройств Университета Саймона Фрезера (SFU) испытали концепт нового аналитического прибора (биосенсора) для раннего выявления болезни Альцгеймера и других недугов. Обзор их работы недавно опубликовали в журнале Nature Communications.

Датчик работает, обнаруживая определённый тип белка, в данном случае цитокин, известный как фактор некроза опухоли альфа (ФНО‑альфа), и который участвует в воспалительном процессе. Аномальные уровни цитокинов связаны с множеством заболеваний, включая аутоиммунные, сердечно-сосудистые, болезнь Альцгеймера и рак. ФНО-альфа может выступать в качестве биомаркера — это измеряемая характеристика, указывающая на состояние здоровья.

COVID-19 также может вызывать воспалительные реакции, известные как «цитокиновые бури», и исследования показали, что ингибиторы цитокинов являются эффективным средством лечения для повышения шансов на выживание.

Наша цель — разработать датчик, который был бы менее инвазивным, к тому же дешевле и проще в использовании, чем существующие методы. Новые датчики можно будет размещать в кабинетах врачей, чтобы помочь с диагностикой различных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера

— Майкл Адачи, доцент кафедры инженерных наук и соруководитель проекта.

Майкл Адачи сказал, что существует ряд устоявшихся методов обнаружения белков-биомаркеров, таких как иммуноферментный анализ (ELISA) и масс-спектрометрия, но у них есть несколько недостатков. Известные методы дорогие, причём образцы необходимо отправлять в лабораторию для тестирования, и в ожидании результатов проходит день или больше.

Учёный отметил, что созданный биосенсор чрезвычайно чувствителен и может обнаруживать ФНО-альфа в очень малых концентрациях, которые в 20–30 раз ниже обычно обнаруживаемых в образцах крови.

Датчик зависит от свойств дисульфида молибдена. Полупроводник обладает иными свойствами по сравнению с кремнием или арсенидом галлия, полупроводниками, которые хорошо изучены.

В исследовании участвовала выпускник магистратуры инженерных наук Туш Де Сильва. Она пояснила, что устройство основано на электрических измерениях.

Когда целевой белок взаимодействует с датчиком, он изменяет выходной электрический сигнал. Измеряя показатель, мы можем измерить концентрацию белка, присутствующего в жидкостях организма

— Туш Де Сильва, научная сотрудница.

Как только белок-биомаркер попадает на поверхность датчика, он вызывает незначительные изменения электрических свойств. Глядя на электрическую мощность чувствительного слоя, учёные могут определить концентрацию белков-биомаркеров в простом растворе.

Канадские исследователи завершили этап проверки концепции, доказав, что двухэлектродный диодный датчик эффективен для обнаружения ФНО-альфа в лабораторных условиях. Они планируют провести клинические испытания биосенсора, чтобы убедиться, что прибор сможет эффективно обнаруживать белки-биомаркеры в образце крови, содержащем множество прочих белков и других веществ. Исследователи также подали предварительную заявку на патент в Управление лицензирования технологий.