Представьте себе устройство размером с мобильный телефон, которое может всего-лишь по одной капле крови выдать ее полноценный анализ. Удивительно, правда? И это устройство уже существует благодаря ученым из Калифорнийского университета, США, в рамках программы Национального исследовательского института биомедицинских космических приложений (National Space Biomedical Research Institute – NSBRI).

Устройство разрабатывалось в первую очередь для космонавтов. При длительных полетах в космос необходимо производить систематические анализы крови. И чем быстрее это будет сделано, тем лучше. Анализатор дает информацию об образце в среднем за две минуты.

Сегодня же для того, чтобы сделать анализ крови нужна лаборатория, оснащенная специальным оборудованием и достаточно большое количество самой крови. Такой анализ провести в космосе крайне затруднительно, поэтому прибор-анализатор будет очень востребован при пилотируемых миссиях на Марс или Луну.

“Мы просто миниатюризировали счетную машину-анализатор, которая используется в обычных лабораториях, и получили устройство, не превышающее размерами мобильный телефон”, – говорит Таи, профессор из Калифорнийского университета.

Счетчик-анализатор крови обычно разделяет и идентифицирует ее отдельные компоненты: эритроциты (красные кровяные тельца), белые кровяные тельца, липиды, белки и кислород.

Таи и его коллеги работали сначала с миниатюрными жидкостными вентилями, насосами и микрожидкостными каналами, а затем специалисты из NSBRI решили использовать эти достижения для разработки миниатюрного и быстродействующего анализатора.

Исследователи давно занимаются производством нанометровых трубок (не обычных углеродных нанотрубок) для того, чтобы создать работоспособные биологические лаборатории-на-чипе.

Структура чипа

В результате у Таи и его коллег получилась настоящая лаборатория-на-чипе, способная сортировать по капле крови проводить анализ. Вначале капля крови поступает в смесительный резервуар, в котором она смешивается с анти-коагуляторами, препятствующие ее свертыванию. Затем в специальный контейнер, где кровь «разжижается», что позволяет затем посчитать отдельные клетки. После разбавления крови образец поступает в сепаратор, где клетки отделяются друг от друга по размерам и направляются по отдельным конвейерам далее. «Сепарация осуществляется благодаря гидродинамическим свойствам крови как жидкости», – говорит Таи.

Таи и его коллеги уверены, что анализатор можно переоборудовать для идентификации разных молекул, вирусов и бактерий, что позволит получить более полную информацию о крови чем та, которую можно получить с помощью традиционного анализа.

«Этот чип очень гибкий, его можно использовать в различных применениях анализа. Можно даже проводить онкологические тесты раннего обнаружения рака, если добавить к счетчикам белковые маркеры раковых клеток, – продолжает Таи. Сейчас мы этим и занимаемся – улучшаем структуру чипа и пробуем его для диагностики различных заболеваний».