Для сверхранней диагностики тяжёлых онкологических, сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний необходимы технологии, способные улавливать малейшие биохимические изменения в отдельных клетках. Один из самых эффективных современных методов — спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния (SERS). Она позволяет получить уникальный «молекулярный отпечаток» клетки, не разрушая её. Но существующие сенсоры либо слишком дороги в производстве, либо недостаточно эффективно удерживают клетки.
В Центре фотоники и двумерных материалов МФТИ нашли решение, обратившись за вдохновением к самой природе. Учёные создали сенсорные платформы, скопировав сложную текстуру лепестков цветка Анютины глазки.
Учёные разработали метод, который позволяет не просто копировать природные поверхности, а целенаправленно выбирать среди них самые эффективные. Старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Мария Баршутина рассказала:
— Мы перешли от интуитивного подбора к точному математическому описанию природных структур. Наш алгоритм позволяет рационально выбирать идеальный шаблон для конкретной задачи, будь то анализ крови или биопсия ткани.
Учёные обнаружили, что лепестки растения Анютины глазки (Viola tricolor) обладают уникальной многоуровневой архитектурой. Уникальная топография реплики Анютиных глазок создает идеальную ловушку для эритроцита. Клетка мягко фиксируется, а сигнал усиливается в 2–7 раз по сравнению с другими шаблонами. Такой уровень чувствительности и необходим для перехода к реальным клиническим применениям.
Технологию учёные готовы адаптировать для любых типов клеток. Сенсоры можно будет использовать в портативных системах для экспресс-анализа крови.
А самое главное, новая технология не требует дорогостоящего оборудования, что значительно снизит себестоимость сенсоров.