Квантовые точки вместо красителей: ученые нашли новый метод диагностики аллергии
Ученые из России и Франции повысили чувствительность аллергочипов с помощью квантовых точек. Это позволит выявлять аллергию на ранних стадиях, когда антител в крови еще мало.
Специалисты Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Сеченовского университета и французского Реймского университета Шампань-Арденны нашли способ повысить чувствительность тест-систем для выявления аллергии с помощью светящихся нанокристаллов. В ходе экспериментов они показали более устойчивое свечение, чем традиционные флуоресцентные красители, а накопленный сигнал оказался в 10 раз выше.
Коварная аллергия
Аллергия может долго оставаться незаметной и буквально изводить человека физически и эмоционально. Этим недугом страдают около 20-30% населения Земли, и не всегда понятно, на что именно организм выдает реакцию в виде слезящихся глаз, повышенной температуры тела и воспаления слизистой. Пыльца, шесть животных, домашняя пыль или компоненты в продуктах питания – все это может служить триггером для заболевания.
Чтобы подобрать профилактику и лечение, врачу важно установить, на что именно реагирует организм пациента. Для этого исследуют сыворотку крови и определяют специфические иммуноглобулины Е (IgE). Это как раз и есть те самые антитела, участвующие в развитии аллергических реакций.
Для чего нужны аллергочипы
Одним из инструментов диагностики служат аллергочипы. На небольшой стеклянной или кремниевой пластине размещают множество аллергенов, благодаря чему один анализ позволяет проверить реакцию организма сразу на несколько веществ. Если в сыворотке пациента есть соответствующие антитела, они связываются с аллергенами на поверхности чипа. Затем эти комплексы обнаруживают с помощью специальных зондов с флуоресцентными метками, которые светятся под действием лазера.
Именно на этом этапе возникает техническая проблема: традиционные органические красители постепенно теряют яркость при облучении. Чем слабее становится сигнал, тем сложнее уверенно обнаружить небольшое количество антител. Это особенно важно, когда исследователю необходимо выявить малые концентрации маркеров и получить больше информации об аллергической реакции.
Нанокристаллы светятся дольше
Команда ученых предложила заменить традиционные красители квантовыми точками – неорганическими нанокристаллами, способными излучать свет при лазерном возбуждении. Для эксперимента исследователи выбрали квантовые точки QD565 с зеленым свечением и сравнили их с коммерческим флуоресцентным красителем DyLight550, который работает в близком диапазоне спектра.
Обе метки связали со специальными зондами, распознающими комплексы иммуноглобулинов Е с аллергенами. Затем их использовали в эксперименте с чипами, сравнивая интенсивность свечения и устойчивость сигнала при разных условиях лазерного воздействия.
Результаты показали, что квантовые точки светятся примерно в два раза ярче стандартного красителя. Кроме того, они сохраняют стабильное свечение даже после 30 минут лазерного облучения, тогда как сигнал органического красителя за это время существенно ослабевает. Эта устойчивость позволяет использовать метод накопления сигнала: прибор регистрирует отклик нанокристаллов в течение длительного времени, а затем суммирует полученные данные. Так исследователи могут повысить возможности обнаружения небольшого количества антител.
Жизнь без раздражителя
Врачам и пациентам новая технология поможет получить более подробный результат анализа. Чем надежнее удается уловить слабый сигнал, тем больше шансов заметить антитела там, где обычный тест их не видит. А значит, врач может раньше понять причину аллергии и подобрать лечение, которое подойдет конкретному пациенту.
Но важно понимать, что высокая яркость метки – это еще не готовый тест для поликлиники. Чтобы метод заработал в реальной диагностике, нужно проверить его на разных образцах, убедиться, что результаты повторяются, и понять, насколько хорошо он работает в обычных условиях, а не только в лаборатории. Поэтому следующий шаг для ученых – доработать тест-систему под квантовые точки.
Потенциал и экспорт
Квантовые точки могут пригодиться не только в аллергочипах. Они яркие, устойчивые к лазеру, а их свечение можно долго накапливать. Это значит, что из них получаются хорошие метки для других чувствительных анализов. В будущем такие нанокристаллы могут стать частью сенсорных платформ, которые ищут разные биологические маркеры в организме.
У технологии есть и экспортный потенциал. Высокочувствительная диагностика нужна лабораториям по всему миру, а стабильные флуоресцентные метки могут заинтересовать зарубежных производителей тест-систем. Если российская разработка подтвердит свои характеристики, у нее есть шанс выйти на международный рынок.
