Биология и микроэлектроника – мощный симбиоз, рождающий изобретения, которые меняют представления о возможностях современной медицины. Один из таких продуктов – биологический чип. Это устройство заменяет собой целую лабораторию: благодаря ему можно заметить несколько тысяч аллергенов, онкогенов, различных биологически активных веществ, и даже генетических дефектов. Рассказываем, что это за инновация и как она работает.
Что такое биочип?
Биочип – это электронное устройство, содержащее биологические молекулы. На маленькую стеклянную пластинку-матрицу наносятся белки, нуклеиновые кислоты или биоструктуры, которые позволяют определять «генетический портрет» возбудителей различных болезней. Слово «биологический» может сбить с толку и заставить думать, что чип помещают в организм человека, но это не так. ДНК-биочип не вживляют, у пациента просто берут образцы биоматериала и направляют их в лабораторию, где с помощью чипа определяют, содержится ли в образце возбудитель того или иного заболевания.
Как это работает?
Из школьного курса биологии мы знаем, что спираль ДНК состоит из двух цепей, которые образованы четырьмя нуклеотидами: тимином, аденином, цитозином и гуанином. От строения одной цепи зависит строение другой, потому что нуклеотиды комплементарны. Это значит, что напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив цитозина – гуанин. Благодаря такому строению возникают водородные связи, которые удерживают цепи вместе, и спираль не раскручивается. Именно на способности нуклеотидов образовывать эти связи и основан принцип работы биологического чипа.
Когда лабораторный образец, например, кровь человека, взаимодействует с биочипом, происходит химическая реакция между двумя комплементарными цепями ДНК: одна из них, проба, фиксируется на подложке, другая, меченная флуоресцентным красителем, вносится в чип. При этом взаимодействии ячейки начинают биочипа начинают светиться – это маркер различных заболеваний. Чем интенсивнее свет, тем сильнее реакция, а значит и больше возбудителей болезни содержится в образце. Прибор-анализатор выявляет и сопоставляет наиболее ярко светящиеся ячейки, затем, исходя из этой информации, определяются результаты анализов и ставится диагноз.
Биочип – настоящая экспресс-лаборатория, которая значительно экономит время как врачей, так и пациентов, позволяя как можно быстрее начать необходимое лечение. Биологические чипы – лишь одно из многочисленных изобретений микроэлектроники, которая сейчас активно развивается не только в западных странах, но и в России. Чтобы еще эффективнее модернизировать эту сферу, необходимо поддерживать инновационные проекты. Этим занимается ОЭЗ «Технополис Москва». Его резиденты «Микрон» и «Ангстрем» являются крупными производителями отечественной микроэлектроники. В особой экономической зоне локализованы и другие компании: например, «Юматекс» и НЦК изготавливает композиты из углеродных волокон, а «Аддитивный инжиниринг» – создает на 3D-принтере стоматологические элайнеры и другие изделия. Благодаря специальным льготам и техническим возможностям ОЭЗ «Технополис Москва» эти компании стабильно развиваются и совершенствуют свои разработки.