Разработан микрожидкостный чип для сверхчувствительного обнаружения глюкозы

Высокочувствительное и быстрое обнаружение глюкозы в крови представляет собой медицинскую диагностическую необходимость, так как, например, отсутствие инсулина и слишком высокий уровень сахара в крови являются двумя основными причинами диабета, обе из которых могут быть обнаружены путем измерения уровня глюкозы в крови.

Волоконная оптика и микроструйная техника были использованы для разработки недорогой сверхчувствительной лаборатории на чипе, которая может быстро измерить уровень глюкозы на основании одной только капли пота. Лежащая в основе технология относится к оптофлюидике, новой области, которая объединяет фотонную индикацию (использование способности обнаружения химических веществ с помощью света) и микроструйную технику (точный контроль крошечных объемов жидкости по линии микроканалов).


Ученые из Гонконгского политехнического университета (Коулун, специальный административный район Гонконг [Hong Kong SAR], Китай) и их коллеги объединили новый волоконно-оптический биосенсор с микрожидкостным чипом, чтобы создать работающее без помех оптофлюидное устройство для сверхчувствительного определения уровня глюкозы. Созданный волоконно-оптический датчик очень чувствителен к изменениям показателя преломления окружающего его материала. Для того чтобы превратить его в монитор глюкозы, команда использовала пленку глюкозооксидазы в качестве чувствительного материала, поскольку она реагирует с находящейся в растворе глюкозой.

Для поддержки чувствительной пленки и дополнительного усиления сигнала команда добавила в датчик слои двух других материалов - полиэтиленимина (PEI) и полиакриловой кислоты (РАА). Результатом стали несколько слоев PEI/PAA со слоем глюкозооксидазы наверху, которые затем были встроены в микроканал чипа. После выполнения нескольких тестов исследователи обнаружили, что оптоволоконный датчик был очень чувствителен сам по себе и мог обнаруживать такую малую концентрацию глюкозооксидазы, как 1 нМ, но после интеграции в микрожидкостный чип производительность датчика заметно улучшилась. Улучшился не только диапазон обнаружения датчика, но и время отклика, которое сократилось от шести минут до 70 секунд.

А. Пинг Чжан, доктор философии, ассистент-профессор и соавтор исследования, сообщил: "Фотонные подходы рассматриваются как одни из наиболее перспективных методов сверхчувствительного зондирования, а когда вы интегрируете фотонику с крошечной платформой, как в микрожидкостных чипах, вы можете организовать небольшую систему лаборатории на чипе для получения быстрых и надежных результатов анализа". Исследование было опубликовано 28 апреля 2016 года в журнале Biomedical Optics Express.

Ссылки по теме:
Hong Kong Polytechnic University