Группа ученых из Канады предложила новый быстрый способ детектирования генов. Методика, в основе которой лежат своего рода «штрих-коды» из квантовых точек, в будущем может использоваться для быстрого обнаружения возбудителей инфекций и ограничивать их распространение.

«Штрих-кодовые» технологии для обнаружения молекул стали достаточно популярны в последнее время, в основном благодаря системе «Luminex».

Цветные «микрочастицы» Luminex, напоминающие бусины, формируют порядка 100 наборов за счет флуоресцентного органического красителя. Каждый такой набор несет на своей поверхности специфический детектирующий реагент (способный обнаруживать присутствие антигена или белка). Молекулы, подвергающиеся анализу, реагируют с этими специфическими веществами, а взаимодействие измеряется при помощи лазерного излучения (интенсивность реакции измеряется по уровню излучения, возникающего благодаря флюорофору, фрагменту молекулы, придающей ей флуоресцентные свойства).

Данная техника может быть весьма эффективна, однако флуоресцентные вещества сами по себе накладывают на нее определенные ограничения, ведь многие флюорофоры имеют достаточно широкий спектр излучения, что усложняет их обнаружение. Кроме того, «микрочастицы», содержащие различные реагенты, требуют наличия различных лазеров для их обнаружения. Поэтому приборы, работающие по данной методике, становятся излишне громоздкими и дорогостоящими, что не позволяет использовать не только многим научным институтам, но даже многим странам (из-за отсутствия ресурсов на приобретение такого оборудования).

Для популяризации данного метода группа ученых из University of Toronto (Канада) в своей работе, опубликованной в журнале ACS Nano, рассмотрела вариант использования квантовых точек вместо фрагментов флюорофоров для детектирования в крови пациентов генетических биомаркеров болезнетворных организмов, таких как ВИЧ, малярии, гепатита B и C, а также сифилиса. По сравнению с органическими флюорофорами, у квантовых точек есть огромное преимущество при формировании уникальных «оптических отпечатков».

Излучение квантовых точек отличается меньшей шириной спектральных линий, кроме того, излучение от различных квантовых точек может возбуждаться при помощи источника всего лишь одной частоты.

Исследователи продемонстрировали модифицированную методику на практике при помощи так называемой фокусировки непрерывного потока. В этом случае различные оптические «штрих-коды» могут создаваться при помощи размещения различных комбинаций квантовых точек (к примеру, излучающих на частоте 500 нм и 600 нм) в органическом растворе. Поток этого раствора может быть сфокусирован при помощи специального устройства и нанесен на микрочастицы. Флуоресцентное излучение будет таким образом отражать радиусы квантовых точек, присутствующие в растворе. К примеру, если раствор будет содержать три типа квантовых точек (с тремя частотами излучения), микрочастицы будут иметь три частоты флуоресценции.

Свои изменения ученые внесли и в методику детектирования определенных фрагментов генов. По словам ученых, их методика намного быстрее существовавших техник диагностирования инфекционных болезней. Но для отдельных заболеваний (например, ВИЧ) эффективность должна быть повышена в 100 и более раз перед тем, как методика сможет применяться на практике.