Американские микробиологи успешно испытали на мышах необычные биодатчики на базе углеродных нанотрубок, которые помогут медикам находить молекулы инсулина, белков и прочих крупных молекул и даже раковые клетки в крови больных, и рассказали об итогах этих экспериментов на очередной встрече Американского химического сообщества.
Биотехнологи из Северо-Восточного университета в Бостоне (США) создали универсальную биохимическую «удочку», способную вылавливать крупные молекулы из крови, научившись использовать углеродные нанотрубки в качестве основы для биосенсоров, которые избегают внимания иммунной системы и не разрушаются ее клетками.
Датчики представляют собой набор из углеродных нанотрубок, покрытых различными белками, которые одновременно скрепляют их друг с другом и играют роль «крючка» подобной биохимической удочки — к ним прицепляются молекулы исследуемых веществ или белки на мембране раковых клеток.
Одной из отличительных черт нанотрубок, объясняют ученые, является их способность к флуоресценции – свечению при облучении лазером или другим источником света. Сила этого свечения и другие его свойства зависят от того, как устроен белковый «крючок» и того, прицепилась ли к нему раковая клетка или молекула. Это позволяет очень точно оценивать концентрацию биомолекул или находить даже единичные раковые клетки в крови.
Руководствуясь этой идеей, биологи из Бостона вырастили несколько разновидностей экспериментальных датчиков, которые могут распознавать, помимо раковых клеток и молекул инсулина, глюкозу, белок фибриноген, отвечающий за затягивание ран и образование тромбов, а также ряд других молекул.
Работу каждого такого медицинского инструмента ученые проверили на мышах. По их словам, все датчики справились с возложенными на них задачами и при этом не вызвали негативных побочных эффектов, которые часто ассоциируются с проникновением нанотрубок в клетки и их ядра. Некоторые датчики, в том числе детектор воспаления тканей сердца и сосудов, проработали в теле грызунов на протяжении более чем года, не вызвав проблем со здоровьем.
Как надеются ученые, в ближайшее время их изобретение начнет проходить клинические испытания и найдет применение в медицинской практике.
В последние годы физики, инженеры и биологи активно работают над созданием устройств и диагностических систем, которые позволяли бы находить одиночные раковые клетки и оценивать концентрацию важных для жизни молекул в крови и других тканях тела. К примеру, в ноябре 2012 года биологи из Гарварда разработали своеобразную «удочку» для раковых клеток из нитей ДНК, позаимствовав принципы его работы у морских медуз.
Источник