В Университете Нового Южного Уэльса (Австралия) создан новый класс биосенсоров, способных обнаружить экстремально следовые количества токсинов в жидкостях за очень короткое время.

Отчёт об исследовании представлен в журнале Angewandte Chemie. Из него следует, что для выявления в молоке антибиотика энрофлоксацина потребовалось всего 40 минут — несмотря на то что концентрация вещества, известного своей опасной способностью переходить дальше по пищевой цепочке, была ничтожной — 1 нанограмм на литр молока.

Схема работы сенсора. Слева: низкая концентрация аналита; чем больше антител экранируют металлические частицы, выстроенные в ряд магнитом, тем выше сопротивление. Справа: концентрация аналита выше; наночастицы покинуло большее количество антител.

В общем случае биосенсор — это портативное аналитическое устройство, использующее биологические молекулы для селективного обнаружения в сложной смеси какого-либо одного специфического соединения. Небольшие биосенсоры уже давно находят ежедневное применение — к примеру, для оценки безопасности питьевой воды, проверки уровня сахара в крови больных диабетом, а также в качестве домашнего теста на беременность.

В основе нового биосенсора — покрытые золотом магнитные наночастицы с привязанными к их поверхности антителами, которые обладают исключающей селективностью по отношению к интересующему нас химическому веществу — аналиту. Наночастицы диспергированы в растворе взятого для анализа образца, и в случае присутствия аналита некоторые антитела покидают наночастицы, соединяясь со своей мишенью. Под действием магнита наночастицы выстраиваются в ряд, образуя своеобразную «цепь», связывающую два противоположных контакта и снижающую общее сопротивление системы. Измеряемое изменение сопротивления и есть качественная (а также количественная) характеристика присутствия в образце аналита. Чем выше содержание детектируемого вещества, тем больше антител покидают наночастицы и тем ниже сопротивление системы.

Значительно более высокая чувствительность рассматриваемого сенсора достигается за счёт того, что наночастицы диспергированы во всём объеме образца: это позволяет анализировать максимально возможное количество вещества, а не малую его часть, покрывающую поверхность устройства.