Покрытие на основе соединений фтора сделало биочипы долговечнее и точнее

ТАСС, 18 февраля. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН создали специальное покрытие для биочипов на основе органических соединений фтора. Оно увеличивает их стойкость к загрязнениям и повышает качество их работы. Об этом пишет пресс-служба ИТЭБ РАН со ссылкой на статью в журнале Analytical Chemistry.

"Можно провести такую бытовую аналогию: мы надеваем резиновые перчатки и работаем в них с чем-то грязным. В результате грязь налипает на перчатках. Использование нашего подхода, при котором защитное покрытие микрочипа химически удаляется вместе с адсорбированными на нем белками, позволяет детектировать очень слабые сигналы, и таким образом значительно повысить чувствительность анализа", – рассказал один из авторов работы, заведующий лабораторией ИТЭБ РАН Юрий Шляпников.

Биочипы – это миниатюрные устройства, с помощью которых можно диагностировать болезни и оценивать состояние организма. Они "вылавливают" определенные типы молекул из образцов крови или других биологических жидкостей. Как правило, биочипы представляют собой пластинки из стекла или полупроводниковых материалов, на поверхность которых нанесено множество каналов и ямок, заполненных антителами или другими молекулами.

Эти вещества могут соединяться с белками и другими биомаркерами и сигнализировать об этом, меняя свой цвет или электрические характеристики биочипа. Главная проблема подобных устройств состоит в том, что их поверхность быстро загрязняется. Из-за этого распознавать такие сигналы сложнее.

Идеально чистый биочип

Шляпников и его коллеги нашли простое решение для этой проблемы. Они разработали покрытие, которое одновременно защищает микрочип от накопления "мусора" на его поверхности и повышает его чувствительность к тем типам молекул, с которыми он работает.

Это покрытие представляет собой набор из органических молекул, в которых содержится много атомов фтора. У подобных соединений очень сильные гидрофобные свойства – их молекулы отталкивают воду и другие соединения, которые могут в ней растворяться. Благодаря этому грязь не липнет к поверхности предметов и листьев растений, покрытых такими соединениями.

По словам исследователей, подобными свойствами обладают некоторые соединения фтора и цистеина – аминокислоты, которую часто используют в химической промышленности и в жизнедеятельности организма людей и других организмов. Российские ученые обнаружили, что ее фторсодержащие производные можно легко наносить на поверхность биочипов и удалять оттуда с помощью вещества TCEP, которое разрушает связь между атомами серы в молекулах аминокислоты.

Руководствуясь подобными соображениями, биофизики создали экспериментальный биочип, который может находить следы токсина дифтерийной палочки и частиц вируса оспы в образцах биожидкостей. Затем они проверили, как на его работу повлияет покрытие из фторсодержащей органики.

Дальнейшие наблюдения показали, что подобная обработка биочипа резко снизила уровень загрязнения его поверхности и уменьшила число ложноположительных сигналов. В результате увеличилась точность обнаружения следов микроба и вируса, а также скорость работы системы диагностики. В частности, процесс удаления покрытия занимает всего пять минут, а первые видимые сигналы появляются на поверхности чипа уже через 8-16 минут после его обработки.

Ученые надеются, что простота работы их системы и низкая себестоимость используемых реагентов позволят ей быстро проникнуть в промышленность и стать основой для систем диагностики различных болезней и других типов нарушений в работе организмов людей и животных.