Передовые разрабатываемые технологии биосенсорных устройств

1. Био-оптические лазерные диски. Учеными из Университета Пердью (США) разработаны био-оптические лазерные диски “BioCD”, которые, в перспективе, предполагается применять при проведении детального анализа крови. Принцип действия “BioCD” аналогичен принципам, положенным в основу традиционных компакт-дисков. В частности, как и обычные носители, “BioCD” имеют дорожки. Правда, они используются не для записи информации, а для хранения специальных веществ, реагирующих на строго определенный тип белков. Другими словами, треки “BioCD” напоминают микроскопические пробирки с реактивами. Для проведения анализа достаточно нанести каплю крови на поверхность диска и считать результаты при помощи лазерного привода.

По словам Дэвида Нолта, руководителя проекта, человеческая кровь содержит порядка десяти тысяч различных белков, которые, в идеале, должны регистрировать био-оптические диски. Ведь даже незначительные изменения концентрации некоторых из этих белков могут предвещать развитие серьезных заболеваний. Следует отметить, что в настоящее время при проведении детальных исследований крови применяется очень дорогое оборудование стоимостью до 50 тысяч долларов и выше. Вместе с тем, появление био-оптических детекторов позволит значительно снизить стоимость проведения процедур, поскольку считывать данные можно будет посредством лишь незначительно модифицированных CD-приводов. Правда, в настоящее время предложенная методика нуждается в серьезных доработках, и прежде чем “BioCD” появятся на рынке, пройдет не менее десяти лет.

2. Биоактивная бумага. Bioactive paper has been developed at the biosensor stage level, which means it can detect pesticides. Currently, bioactive paper is a paper-based sensor that can identify various contaminants in food and water. Bioactive paper was developed by Canada’s Sentinel Bioactive Paper Network, a consortium of researchers, industrial and university, partners, and students. The Network is hosted by McMaster University in Hamilton, Ontario.

One current application of bioactive paper can be applied to bioterrorism and food safety, as it can detect acetylcholinesterase, or a nerve agent. With this advancement, bioactive paper has become a product of interest for the military and the packaging industry.

A method was developed (John Brennan and his research team at McMaster University) to create bioactive paper by printing contaminant-detecting biosensors that are based on combinations of antibodies, enzymes, aptamers or bacteriophages, onto the structure of the paper. These combinations then attach themselves to pathogens and other contaminants resulting in a detectable response. The biologically active chemicals are in the form of an ‘ink’ that can be printed, coated or impregnated onto or into paper using existing paper-making and high-speed printing processes. This ink is coated in different layers. The ink is similar to that found in a regular computer print cartridge, but it has special additives that make it biocompatible.

It is made up of biocompatible silica nanoparticles that are deposited onto the paper first, then another ink containing the enzyme is applied. The bio-ink result forms a thin film of enzyme that is trapped in the silica on the paper. When the paper is exposed to a toxin, molecules in the ink change colour based on the amount of toxins in the sample.

While bioactive paper is not available to the public yet, it is getting closer to commercialization. The paper will be affordable and portable, with no extra equipment to use it. Bioactive paper also has a good shelf life. Researchers said the strip could still be used effectively for at least two months when stored properly.