唾液を通してグルコースを測定できることに近い

2014年6月5日木曜日。米国ロードアイランド州ブラウン大学の研究者は、人間の唾液に似た複雑な溶液のグルコース濃度を選択的に測定できる新しいバイオチップセンサーを開発しました。 「Nanophotonics」で公開されたブレークスルーは、糖尿病患者が採血せずに血糖値を測定できるデバイスの設計を可能にする可能性があるため、重要です。

この新しいチップは、光を使用して化合物の化学的特徴を検出する手段であるプラズモニック干渉法とともに一連の特定の化学反応を利用します。 このデバイスは、サンプリングされたボリューム内の数千分子に相当するグルコース濃度の違いを検出するのに十分な感度を備えています。
「唾液中のグルコースの典型的な濃度を測定するために必要な感度を実証しました。通常、これは血液中の100分の1です。」ブラウン大学の工学助教授であるDomenico Pacificiの研究ディレクターは説明します。 「今では非常に高い特異性でそれを行うことができます。つまり、グルコースを唾液のバックグラウンド成分と区別することができます」と彼は付け加えます。
バイオチップは、銀の薄い層でコーティングされた1平方インチの石英片で構成されています。 ナノスケールの銀に刻まれたものは、数千の干渉計、幅200ナノメートルの両側にスロットがある小さなスリットです。 スリットの幅は100ナノメートルで、人間の髪の毛の約1, 000倍です。
チップに光が当たると、スロットは表面プラズモンポラリトンである銀の自由電子の波を引き起こし、これがスロットに広がります。 これらの波は溝を通過する光と干渉し、高感度検出器は溝と溝によって生成される干渉パターンを測定します。
このように、液体がチップに堆積すると、光と表面プラズモン波が液体を伝播して互いに干渉し、検出器によって収集された干渉パターンを、化学物質の化学組成に応じて変化させます液体
溝とスリットの中心の間の距離を調整することにより、干渉計を較正して、特定の化合物または分子のシグネチャを非常に小さなサンプル量で高感度に検出できます。
すでに2012年に発行された記事で、ブラウンのチームはバイオチップの干渉計が水中のグルコースを検出できることを示しました。 しかし、人間の唾液などの複雑な溶液中のグルコースの選択的検出は別の問題でした。
「サリバは約99％の水であるため、問題を引き起こすのは1％です。」センサーの応答に影響を与える可能性のある酵素、塩、その他の成分があります。 、検出スキームの特異性の問題を解決しました」。 これらの専門家は、色素化学を使用してグルコースの追跡可能なマーカーを作成しました。
研究者は、マイクロ流体チャネルをチップに追加して、非常に特異的な方法でグルコースと反応する2つの酵素を導入しました。 最初の酵素であるグルコースオキシダーゼはグルコースと反応して過酸化水素の分子を形成し、これが第2の酵素である西洋ワサビペルオキシダーゼと反応して、レゾルフィンと呼ばれる分子を生成します。
その後、科学者は干渉計を調整して、赤いレゾルフィン分子を探すことができました。 「反応は1対1で発生します。グルコース分子はレゾルフィン分子を生成します-Pacificiによれば-なので、溶液中のレゾルフィン分子の数を数え、グルコース分子の数を推測できます。元々ソリューションに存在していました。」
チームは、人工唾液、水、塩、および実際の人間に似た酵素の混合物のグルコースを検索することにより、色素化学とプラズモン干渉法の組み合わせをテストしました。 したがって、彼らはレゾルフィンを非常に正確かつ特異的にリアルタイムで検出できることを発見し、1リットルあたり0.1マイクロモルのグルコース濃度の変化を検出することができました。これは干渉計で達成できる感度の10倍です。
Pacificiによると、作業の次のステップは、実際の人間の唾液でメソッドのテストを開始することです。 最終的に、研究者は、糖尿病患者が自分の血糖値を監視するための非侵襲的な方法を提供できる小型の自律型デバイスの開発を望んでいます。 「現在、このデバイスをインスリン用に較正しています」とPacifici Saidは報告します。PacificiSaidは、空気または水または実験室の毒素を検出して、センサーの領域で時間内に発生する化学反応を制御することもできると付け加えました。本物。
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