Усовершенствование экспресс-тестов: нанотехнологии ДНК повышают чувствительность тест-полосок

После пандемии COVID-19 практически все знакомы с этой технологией: бумажными тест-полосками, также называемыми иммунохроматографическими тест-системами (ИХТС). Они позволяют легко выявлять биомаркеры, указывающие на наличие определённых патогенов или состояние здоровья.

Теперь исследовательской группе под руководством Хейни Ийеса, Максимилиана Урбана и Тима Лидла из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана удалось значительно улучшить такие тесты с помощью передовой нанотехнологии под названием «ДНК-оригами».

В ДНК-оригами ДНК сворачивается — подобно японскому искусству складывания бумаги — для создания наноразмерных структур практически любой формы. В данном случае исследователи создали наноразмерный усилитель, значительно повышающий чувствительность иммуноферментного анализа с боковым потоком (LFIAs).

Исследователи с Физического факультета и из Центра нанотехнологий (CeNS) представили свои результаты в журнале Nature Communications, рассказав о том, как этот метод улучшает тестирование различных биомаркеров, в том числе маркера сердечного приступа — сердечного тропонина I (cTnI) — и маркера инсульта — лёгкой цепи нейрофиламента (Nfl).

Нанотехнологии для раннего выявления инсультов и инфарктов миокарда

Экспресс-тесты широко используются для диагностики на месте оказания медицинской помощи благодаря своей простоте и экономической эффективности. Однако обычные тест-полоски часто не выявляют важные биомаркеры, которые содержатся в крови, слюне или моче в следовых количествах. В результате опасные для жизни состояния, такие как инсульты или сердечные приступы, могут остаться незамеченными на ранних стадиях, в то время как быстрое медицинское вмешательство является ключевым фактором для благоприятного прогноза в таких случаях.

Недавно разработанная система усиления сигнала основана на нанотехнологии ДНК и действует как молекулярный усилитель, соединяя антитела для обнаружения с точно настраиваемым количеством меток, генерирующих сигнал. Исследование демонстрирует увеличение чувствительности до 125 раз.

«Наша технология обеспечивает беспрецедентный контроль над коэффициентом усиления, делая тесты LFIA более надёжными и эффективными для клинического применения, — говорит ведущий автор доктор Ийес. – Эта инновация может изменить подход к диагностическим исследованиям широкого спектра заболеваний».

Этот метод можно адаптировать к различным биомаркерам и образцам, в том числе к наркотическим веществам, что делает его универсальным решением для улучшения существующих экспресс-тестов. По мнению исследовательской группы, этот прорыв приведёт к созданию более чувствительных, быстрых и доступных диагностических инструментов как для клинических, так и для домашних тестов. Стоимость молекулярного усилителя составляет около 1 цента за тест.

«Мы хотим сделать эту технологию доступной для врачей в повседневной практике и улучшить уход за пациентами. С помощью гранта от федеральной программы EXIST Transfer of Research мы сейчас коммерциализируем эту технологию. Мы наблюдаем высокий спрос на наши тесты в небольших клиниках и на медицинских предприятиях, где нет быстрого доступа к лабораториям, а также в отделениях неотложной помощи, где дорога каждая минута», — говорит доктор Максимилиан Урбан.

Источник: Phys.org