Портативное неинвазивное устройство позволит измерять уровень глюкозы в слюне

Сотрудники Университета Брауна в Провиденсе разработали новый сенсор для измерения уровня глюкозы в сложных биологических жидкостях, таких как слюна. Эта разработка — важный шаг для создания портативных приборов для бытового контроля уровня сахара для людей, страдающих от диабета. Одновременно это открывает двери для разработки нового поколения высокочувствительных устройств для определения широкого спектра соединений.

Важной частью устройства будет интерферометр. Сам чип представляет собой посеребренный кусочек кварца, в площадью около двух сантиметров. На поверхности серебра нанесены тысячи мельчайших бороздок. При попадании на поверхность световой волны с серебряной поверхности бороздок выделяются свободные электроны и возникает поверхностный плазмонный резонанс. Волны возбуждения электронов интерферируют с волнами света, и эта интерференция фиксируется детекторами. Когда чип погружен в жидкость, свет и волны плазмонного резонанса проходят через вещество до момента интерференции, и в зависимости от состава жидкости характер интерференции будет разный. Интерферометр можно откалибровать на измерение специфических компонентов, например, глюкозы, в очень небольших количествах и с минимальными требованиями к объему образца.

Ученые из университета Брауна, возглавляемые Доменико Пасифиси (Domenico Pacifici) шагнули дальше. Они решили определять не глюкозу, а метаболит ее реакции с ферментами — глюкозооксидазой и пероксидазой хрена. В результате взаимодействий этих ферментов с субстратами, включающими глюкозу и флуоресцентную метку можно получить окрашенные продукты, которые очень хорошо определяются интерферометрически. В экспериментах, проведенных Пасифиси и коллегами удалось достичь чувствительности в определении глюкозы в воде 0,1 мкмоль на литр, при физиологических концентрациях в диапазоне 20-240 мкм. Это десятикратно повысило чувствительность по сравнению со стандартной интерферометрией.

Следующим этапом работы будет калибровка устройства для работы со слюной. В конечном счете авторы разработки надеются создать портативное устройство для неинвазивного определения уровня глюкозы, полезное людям с диабетом. Любопытно, что принцип работы прибора не ограничивается определением глюкозы или других гексоз. Таким же образом можно определять другие вещества с высокой точностью, например, токсины в воде или воздухе, или контролировать течение химических реакций в реальном времени.

http://remedium.ru/news/detail.php?ID=62104

 

Чип из серебра и кварца показывает уровень сахара в теле не хуже анализа крови

Ученые разработали новый сенсор-биочип, который замеряет концентрацию глюкозы в слюне, рассказывает The Indian Express. Данное изобретение сможет избавить диабетиков от необходимости проверять кровь. В новом чипе сотрудники Университета Брауна сочетают химические реакции с плазмонной интерферометрией. То есть химические «подписи» соединений находит свет.

В слюне человека концентрация глюкозы в 100 раз ниже, чем в крови. Но комплексный подход позволял ее уловить, причем, с высокой точностью. Значит, сахар можно отделить от других веществ в слюне. Биочип сделан из кварца, покрытого тонким слоем серебра. В серебре скрываются тысячи интерферометров.

Когда свет попадает на чип, желобки в интерферометрах приводят к образованию целой волну свободных электронов, которая устремляется в сторону центральной прорези в интерферометре. Когда же на чип попадает жидкость, свет и поверхностные волны электронов проходят через жидкость, прежде чем вступают в контакт.

Это изменяет схему интерференции в зависимости от состава жидкости, что улавливают детекторы. Меняя расстояние между желобами и центральной прорезью, можно настроить систему на выявление определенных соединений в жидкости. Так и был определен маркер глюкозы.

Потом ученые добавили в чип два канальца с энзимами. Они вступали в реакцию с глюкозой. Первым энзимом была глюкозооксидаза. В результате ее взаимодействия образуется молекула перекиси водорода. Эта молекула уже вступает в реакцию со вторым энзимом — пероксидазой хрена — и производит молекулу резоруфина. Резоруфин поглощает и выделяет красный свет, меняя цвет раствора.

Можно настроить интерферометры на поиски красных молекул резоруфина. Эффективность методики проверили на растворе, напоминающем слюну (смесь воды, солей и энзимов). В итоге система смогла выделить резоруфин в реальном времени с высокой точностью. Аналогичных результатов стоит ожидать и с настоящей слюной.

http://meddaily.ru/article/05Jun2014/serebkvar