Идея заключается в том, что человек сначала вдыхает наночастицы, подобно вдыханию лекарства от астмы. Если проходящий диагностику здоров, наночастицы в конечном итоге выводятся из организма в неизмененном виде. Однако если присутствует такое заболевание, как пневмония, ферменты, вырабатываемые в результате инфекции, отщепляют биомаркеры наночастиц. Эти несвязанные биомаркеры выдыхаются и измеряются датчиком, подтверждая наличие заболевания.
Новый тест, названный PlasmoSniff, использует плазмонику и рамановскую спектроскопию для усиления и идентификации биомаркеров в низких концентрациях. Это позволяет проводить быструю диагностику непосредственно у постели больного, в отличие от традиционных методов, требующих лабораторного оборудования, когда человеку делают рентген грудной клетки или же он в течение нескольких часов ожидает результатов анализов.
Основу сенсора составляет тонкая золотая пленка, поверх которой исследователи нанесли слой золотых наночастиц. Золотые наночастицы покрыты пористой кремнеземной оболочкой, создающей зазор шириной 5 нанометров между золотыми наночастицами и золотой пленкой. Кремнезем модифицирован таким образом, чтобы прочно связываться с молекулами воды. Водород в воде, в свою очередь, может связываться с целевыми биомаркерами. Если какие-либо биомаркеры проходят через зазор сенсора, они прилипают к молекулам воды, как липучка.
Зазор в сенсоре спроектирован таким образом, чтобы значительно усиливать свет за счет плазмонного резонанса, при котором электроны в близлежащих золотых структурах коллективно колеблются в ответ на падающий свет, концентрируя электромагнитное поле в зазоре. Биомаркеры, захваченные в этих зазорах, испытывают значительно усиленное электромагнитное поле, которое усиливает их сигнал рамановского рассеяния. Затем исследователи могут измерить рамановский рассеянный свет и сравнить полученную картину с известным «отпечатком» биомаркера, чтобы подтвердить его присутствие.
Разработчики планируют интегрировать датчик в портативное устройство, похожее на маску, для использования в клинических или домашних условиях. Технология может быть адаптирована для быстрого обнаружения других заболеваний и способна обнаруживать промышленные химикаты или загрязняющие вещества в воздухе.
