Anxious Albatross
Проверенный
- Сообщения
- 101
- Реакции
- 0
Ученые доказали, что использование светящихся нанокристаллов — так называемых квантовых точек — вместо традиционных красителей повышает чувствительность тест-систем для выявления аллергии по образцу крови. Новая технология позволяет обнаружить минимальные количества антител в крови, что особенно важно на ранних стадиях аллергической реакции. Благодаря этому врачи смогут раньше выявлять причины аллергий и предотвращать их тяжелые приступы. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Omega.
Около 20–30% населения Земли страдает от аллергических заболеваний, при этом их распространенность с каждым годом растет из-за появления новых аллергенов — веществ, которые вызывают сильную реакцию со стороны иммунной системы человека. Чтобы врач мог подобрать эффективные методы профилактики и лечения, он должен понять, на какое именно вещество среагировал организм пациента. Обычно для этого у человека берут кровь и анализируют ее сыворотку на наличие специфических для разных аллергенов антител — иммуноглобулинов Е (IgE).
Существуют тест-системы — аллергочипы, — которые позволяют проверить кровь на десятки разных аллергенов за один раз. Такой чип представляет собой небольшую стеклянную или кремниевую пластинку, на которую нанесены молекулы разных аллергенов — пыльцы растений, шерсти животных, домашней пыли и других. На пластину наносят каплю сыворотки крови пациента, и, если в ней есть антитела к какому-то аллергену, они связываются с соответствующими алергенами на поверхности чипа. Затем такие комплексы выявляют с помощью специфичных к ним зондов, несущих на себе флуоресцентный краситель, который светится при облучении лазером. Однако органические флуоресцентные красители «выгорают» под действием лазерного излучения, из-за чего сигнал от чипа слабеет прямо во время измерения. Особенно это критично, когда антител в крови мало — например, на ранней стадии аллергической реакции. Поэтому исследователи ищут более яркие и фотостабильные альтернативы.
Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Москва), Сеченовского университета (Москва) и Реймского университета Шампань — Арденны (Франция) предложили использовать вместо красителей в аллергочипах квантовые точки — неорганические нанокристаллы, которые ярко светятся и почти не «выгорают» под действием лазера.
Для работы авторы выбрали квантовые точки, которые испускают зеленое свечение. Их исследователи сравнили с коммерческим красителем для аллергочипов DyLight550, который испускает свет в близком диапазоне оптического спектра. И квантовые точки, и краситель связали с зондами, способными распознавать комплексы иммуноглобулинов E с аллергенами.
Полученные зонды, связанные с квантовыми точками или с коммерческим красителем DyLight550, ученые нанесли на чипы, после чего сравнили интенсивность свечения и фотостабильность двух типов меток при разных условиях лазерного возбуждения. Эксперимент показал, что квантовые точки светятся в два раза ярче стандартного красителя и сохраняют стабильный сигнал даже спустя 30 минут облучения, когда краситель уже «выгорает». Это свойство позволит применять с квантовыми точками метод накопления сигнала, чтобы выявлять минимальные количества антител в сыворотке крови. Этот подход состоит в том, что свечение от нанокристаллов записывают в течение длительного времени и суммируют полученные данные. В случае обычных красителей этого сделать не удавалось, поскольку время записи сигнала было очень небольшим из-за ослабевания свечения. В проведенных экспериментах накопленный сигнал квантовых точек оказался более чем в 10 раз выше, чем у коммерческого органического красителя.
«Возможность одновременно анализировать большое число аллергенов с высокой точностью сделает диагностику более информативной и поможет врачу точнее выбирать методы профилактики и лечения пациентов. В перспективе это позволит сделать медицинскую помощь аллергикам персонализированной, а также снизить риск тяжелых аллергических реакций за счет более раннего выявления их причины. В этой работе нам удалось объединить два направления — квантовую нанофотонику и современную мультиплексную аллергодиагностику. В дальнейшем нам предстоит оптимизировать тест-систему специально для квантовых точек — прежде всего подобрать оптимальную длину волны света, который используется для возбуждения кристаллов, а также параметры регистрации свечения и условия проведения анализа», — рассказывает руководитель проекта «ОнкоСЕНС», поддержанного грантом РНФ, Игорь Набиев, профессор, доктор химических наук, руководитель научного центра наноинженерии фотонных материалов для биомедицины и оптоэлектроники НИЯУ МИФИ и исполнитель проекта «АллергочипРФ», поддержанного грантом РНФ и реализуемого в Сеченовском университете.
В перспективе технология может найти применение не только в диагностике аллергии. Высокая яркость и фотостабильность квантовых точек, возможность длительно накапливать сигнал и настраивать характеристики свечения нанокристаллов делают их перспективными метками для других высокочувствительных биомедицинских анализов и диагностических платформ.
Продолжить чтение...
Около 20–30% населения Земли страдает от аллергических заболеваний, при этом их распространенность с каждым годом растет из-за появления новых аллергенов — веществ, которые вызывают сильную реакцию со стороны иммунной системы человека. Чтобы врач мог подобрать эффективные методы профилактики и лечения, он должен понять, на какое именно вещество среагировал организм пациента. Обычно для этого у человека берут кровь и анализируют ее сыворотку на наличие специфических для разных аллергенов антител — иммуноглобулинов Е (IgE).
Существуют тест-системы — аллергочипы, — которые позволяют проверить кровь на десятки разных аллергенов за один раз. Такой чип представляет собой небольшую стеклянную или кремниевую пластинку, на которую нанесены молекулы разных аллергенов — пыльцы растений, шерсти животных, домашней пыли и других. На пластину наносят каплю сыворотки крови пациента, и, если в ней есть антитела к какому-то аллергену, они связываются с соответствующими алергенами на поверхности чипа. Затем такие комплексы выявляют с помощью специфичных к ним зондов, несущих на себе флуоресцентный краситель, который светится при облучении лазером. Однако органические флуоресцентные красители «выгорают» под действием лазерного излучения, из-за чего сигнал от чипа слабеет прямо во время измерения. Особенно это критично, когда антител в крови мало — например, на ранней стадии аллергической реакции. Поэтому исследователи ищут более яркие и фотостабильные альтернативы.
Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Москва), Сеченовского университета (Москва) и Реймского университета Шампань — Арденны (Франция) предложили использовать вместо красителей в аллергочипах квантовые точки — неорганические нанокристаллы, которые ярко светятся и почти не «выгорают» под действием лазера.
Для работы авторы выбрали квантовые точки, которые испускают зеленое свечение. Их исследователи сравнили с коммерческим красителем для аллергочипов DyLight550, который испускает свет в близком диапазоне оптического спектра. И квантовые точки, и краситель связали с зондами, способными распознавать комплексы иммуноглобулинов E с аллергенами.
Полученные зонды, связанные с квантовыми точками или с коммерческим красителем DyLight550, ученые нанесли на чипы, после чего сравнили интенсивность свечения и фотостабильность двух типов меток при разных условиях лазерного возбуждения. Эксперимент показал, что квантовые точки светятся в два раза ярче стандартного красителя и сохраняют стабильный сигнал даже спустя 30 минут облучения, когда краситель уже «выгорает». Это свойство позволит применять с квантовыми точками метод накопления сигнала, чтобы выявлять минимальные количества антител в сыворотке крови. Этот подход состоит в том, что свечение от нанокристаллов записывают в течение длительного времени и суммируют полученные данные. В случае обычных красителей этого сделать не удавалось, поскольку время записи сигнала было очень небольшим из-за ослабевания свечения. В проведенных экспериментах накопленный сигнал квантовых точек оказался более чем в 10 раз выше, чем у коммерческого органического красителя.
«Возможность одновременно анализировать большое число аллергенов с высокой точностью сделает диагностику более информативной и поможет врачу точнее выбирать методы профилактики и лечения пациентов. В перспективе это позволит сделать медицинскую помощь аллергикам персонализированной, а также снизить риск тяжелых аллергических реакций за счет более раннего выявления их причины. В этой работе нам удалось объединить два направления — квантовую нанофотонику и современную мультиплексную аллергодиагностику. В дальнейшем нам предстоит оптимизировать тест-систему специально для квантовых точек — прежде всего подобрать оптимальную длину волны света, который используется для возбуждения кристаллов, а также параметры регистрации свечения и условия проведения анализа», — рассказывает руководитель проекта «ОнкоСЕНС», поддержанного грантом РНФ, Игорь Набиев, профессор, доктор химических наук, руководитель научного центра наноинженерии фотонных материалов для биомедицины и оптоэлектроники НИЯУ МИФИ и исполнитель проекта «АллергочипРФ», поддержанного грантом РНФ и реализуемого в Сеченовском университете.
В перспективе технология может найти применение не только в диагностике аллергии. Высокая яркость и фотостабильность квантовых точек, возможность длительно накапливать сигнал и настраивать характеристики свечения нанокристаллов делают их перспективными метками для других высокочувствительных биомедицинских анализов и диагностических платформ.
Продолжить чтение...