Анализ биологических веществ на бумажной подложке

Разработка новых аналитических методик, ставящих целью исследование меньших объемов веществ, проведение множественных анализов с материалом одной пробы обычно сталкивается с необходимостью использования дорогого оборудования и реагентов.

Исследователям из Гарварда удалось избежать тенденции удорожания анализа – они разработали инструмент для анализа биологических проб, который изготавливается из бумаги. Техника печати инструментов анализа на бумажной подложке была разработана профессором Джорджем Уайтсадсом (George Whitesides), известным за свои многочисленные изобретения в области нанотехнологии, включая, например, метод мягкой литографии. Для печати биосенсоров вместо чернил используются коммерчески доступные фоторезистентные вещества. Фоторезистенты представляют собой изолирующие вещества, полимеризующиеся при облучении ультрафиолетом. Они обычно используются для промышленного изготовления микрочипов.

Однако в рамках этого исследования ученых привлекали не электропроводящие свойства фоторезистов, а водоотталкивающая способность этих материалов. Исследователи отпечатали на бумаге для хроматографии маленькие фигуры, имеющие формы клеверного листа. Эта форма включает три связанных между собой камеры для аналитических реакций. Обнаружив, что после печати весь бумажный фрагмент обладает гидрофобными свойствами, исследователи из Гарварда предприняли дополнительную окислительную очистку поверхности бумаги от следов незаполимеризовавшегося фоторезистентта.

Группа из Гарварда продемонстрировала возможность применения разработанной технологии на примере миниатюрного трехлепескового шаблона шириной чуть боле сантиметра. Эта аналитическая платформа использовалась для анализа образцов мочи на содержание глюкозы и белка по хорошо известным «цветным» реакциям.

Уатсайдз отмечает, что разработанная ими методика предлагает новый, существенно упрощенный подход к анализам. Он говорит о том, что целью исследований являлась разработка как можно более дешевого и простого подхода. Он отмечает, что использование фоторезистентов со временем может быть заменено более удобной технологией печати. Профессор из Гарварда надеется, что «бумажная» технология анализа биологических субстанций сможет являться приемлемой альтернативой существующим клиническим методам, в особенности – в мониторинге состояния здоровья пациентов в развивающихся странах и в областях, находящихся на удалении от больниц, обладающих высокотехнологичным оборудованием.

Доминик Ванхек (Dominique Vanhecke) из Института молекулярной генетики Макса Планка в Берлине усматривает огромный потенциал в новой разработке. Он отмечает, что заявляемый метод открывает новые горизонты в области производства высокоэффективных и низкотехнических методов клинических исследований. Он отмечает, что теперь исследователям предстоит дальнейшая работа по определению степени воспроизводимости результатов исследований, времени жизни бумажного сенсора, а также по определению перечня реагентов, которые можно использовать для этих анализов. Он также говорит о том, что разработанная схема анализа может также использоваться не только в клинической медицине, но для отбора, транспорта или хранения образцов, содержащих ДНК и РНК.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2007