Создан первый в мире портативный прибор для определения пластика в крови Поделиться
Портативный прибор для обнаружения микропластика и ранних признаков опухоли в крови создали российские ученые из Пермского Политеха (ПНИПУ) и их корейские коллеги. Работа, о которой сообщили в Минобрнауки России, опубликована в журнале «Advanced Optical Materials».
Фото: создано с помощью нейросети GigaChat
Невидимые наночастицы – это то, что вызывает в последнее время, с одной стороны, беспокойство медиков и экологов, с другой – помогает диагностировать болезни века. Определить наличие в крови или в воде этих невидимых глазу фрагментов размером менее 5 микрон (тоньше нити паутины), – задача специалистов.
Во-первых, объектами их изучения могут быть частицы микропластика, которые находят в крови человека и которые могут провоцировать онкологические и аутоиммунные заболевания (когда иммунитет атакует собственный организм). Во-вторых, речь идет о мельчайших биологических маркерах, передающих нам сигналы об уже наступающей болезни. К примеру, на ранней стадии онкологического заболевания это могут быть внеклеточные везикулы (микроскопические пузырьки, которые клетки выделяют в кровь). Они выделяются в кровь задолго до того, как врач увидит опухоль на томографе, и если их вовремя заметить, поймать заболевание до фазы активного развития, то последующее лечение может быть значительно эффективней.
И те, и другие частицы специалисты уже обнаруживают в крови человека при помощи флуоресцентной корреляционной спектроскопии — метода, «видящего» единичные молекулы, которые светятся при свете лазера. Но громоздкое оборудование, которое использовалось для этого до последнего времени, было привязано к конкретной лаборатории. Пока пробы довозили до него, интересующие ученых и медиков частицы оседали, слипались или разрушались. Раковые же маркеры вообще разлагались за полчаса транспортировки.
В результате данные, которые получали на выходе медики, были в лучшем случае, неточные, а в худшем — искаженные.
Положение решили исправить специалисты ПНИПУ, которые вместе с сотрудниками Московского центра передовых исследований, МГУ, Российского квантового центра и южнокорейского Университета Сонгюнгван создали первый в мире компактный прибор для обнаружения микрочастиц пластики и онкомаркеров. Он способен «ловить» их прямо на месте отбора пробы с точностью до 90 процентов.
Устройство – это обычный оптоволоконный кабель, на торец которого нанесена металинза (сверхтонкая пластинка с миллионами крошечных кремниевых столбиков, каждый из которых работает как миниатюрная антенна для света). Когда лазерный импульс попадает на обработанные специальным красителем объекты (те самые микрочастицы), они начинают испускать ответный сигнал, по которому их и фиксируют
Портативный аппарат умещается на ладони, его не требуется долго настраивать и защищать от вибраций Это значит, что при помощи него можно, к примеру, определять количество микропластика в пробах воды прямо на берегу реки, или онкомаркеров в машине скорой помощи.
Ученые экспериментально проверили, насколько эффективен прибор в работе. Они определяли при помощи него светящиеся пластиковые частицы – от мелких до крупных, а также отдельные молекулы белка. Устройство справлялось, выдавая точный результат даже при сверхнизких концентрациях частиц (несколько сотен миллионов на 1 литр воды или крови).
«Это как найти иголку в стоге сена, – прокомментировал один из авторов работы, профессор кафедры общей физики ПНИПУ, доктор физико-математических наук Александр Сюй.
По его словам, ключевым открытием в данной работе является то, что ученые подобрали оптимальную толщину оптоволокна — 50 микрон, в половину толщины человеческого волоса. «Слишком тонкое почти не собирало сигнал, слишком толстое размывало фокус и теряло чувствительность к мелким частицам», — поясняет ученый.
