Суббота, 20.06.2026, 06:04 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [795]
Жара [633]
Засуха [214]
Землетрясение [2257]
Извержение [1104]
Космос [414]
Лавина [142]
Мороз [316]
Наводнение,цунами [1122]
Оползень,провал [357]
Пожар [682]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3465]
Торнадо,ураган [1200]
Феномены [243]
Эпидемия [2578]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Июль 2025  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2025 » Июль » 18 » Получение результатов ПЦР-теста ускорили в 12 раз
12:48
Получение результатов ПЦР-теста ускорили в 12 раз

Международная команда ученых из Южной Кореи и МФТИ создала инновационную платформу для фотонной полимеразной цепной реакции (ПЦР). Им удалось уменьшить время, необходимое для достижения достаточной для анализа концентрации ДНК, с одного-двух часов до нескольких минут.

Кроме того, теперь для проведения реакции не нужно громоздкое и дорогое оборудование — достаточно одного светодиода. Недорогие и простые в применении чипы могут найти применение в качестве экспресс-тестов на инфекции. 

Исследование опубликовано в престижном научном журнале Laser Photonics Reviews. Открытие метода ПЦР произвело революцию в медицине, науке и повседневной жизни человечества. Благодаря ему можно выяснить, присутствуют ли в образце искомые последовательности ДНК, что можно использовать для генноинженерных манипуляций, диагностики заболеваний и в расследовании преступлений. Однако для проведения классической ПЦР необходимо довольно много времени (порядка двух часов) и громоздкое лабораторное оборудование. ДНК в образце нужно амплифицировать, то есть увеличить количество копий нужного фрагмента.

Для этого нужно сперва «расплести» двойную спираль, нагрев образец до 94–98°С, а затем остудить до температуры, при которой полимераза достроит каждую из двух полуцепочек ДНК до целой. Чтобы достичь необходимой для обнаружения концентрации, циклы нагрев-охлаждения необходимо провести более 30 раз. Фотонная ПЦР является модификацией классического метода — в ней используют фототермический эффект, то есть способность некоторых материалов преобразовывать энергию светового излучения в тепловую. Таким образом, нагреть образец можно, осветив его светодиодом, а охладить с помощью простого обдува вентилятором. Помимо того, что термостатирующее оборудование становится ненужным, новый подход еще и гораздо быстрее.

Для проведения фотонной ПЦР биоматериал помещают на небольшие подложки, на которые нанесены тонкие золотые пленки или наночастицы. При освещении фотоны возбуждают электроны поверхностного слоя металла, а из-за сильной связи с ионами кристаллической решетки их энергия быстро (порядка 10 пикосекунд) переходит в тепловую. В перспективе чипы для проведения фотонной ПЦР могут использоваться для быстрых тестов на различные инфекции, причем результат можно будет получить прямо в кабинете врача, не отправляя образец в лабораторию. Пока же этому мешает сложность их изготовления, в ходе которого применяют, например, литографические методы. Для этого требуется высокоточное лабораторное оборудование, и цена изделия получается высокой.

Чтобы преодолеть эти недостатки, ученые из Южной Кореи и Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ создали многослойную подложку, используя исключительно методы нанесения из растворов. Помимо золотых наночастиц, исследователи применили двумерный материал карбид-титановый максен. Название «максены» такие материалы получили из-за своего строения Mn+1XnTx — в них чередуются атомы металла (М) и X-элементов (углерода, азота и, в редких случаях, кислорода), а так называемый терминирующий слой T может состоять из атомов кислорода, фтора, хлора, водорода и так далее.

Максены, подобно графену и золоту, обладают фототермическим эффектом и, кроме того, хорошо растворяются в воде — это дает возможность наносить их на поверхность, как краску из распылителя. Кроме того, в двумерном материале свет испытывает многочисленные внутренние отражения, что увеличивает эффективность поглощения излучения. Эти свойства навели исследователей на идею собрать «сэндвич» металл-изолятор-металл (MИM), проложив между слоем золотых наночастиц и карбид-титановым максеном слой оксида кремния в качестве диэлектрика. Такие МИМ-структуры применяют в различных электронных устройствах, включая резисторы, переключатели и сенсоры.

«Расчеты показали, что синергия максенов с золотыми наночастицами позволяет создать практически идеальный поглотитель света в виде МИМ-структур c сильным фототермическим эффектом, — поясняет Александр Барулин, ведущий научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ. — Изготовление такого рода структур может быть потенциально масштабируемо в виде чипов, а их применение позволит ускорить определение ДНК патогенов ввиду эффективного и быстрого нагрева для проведения этапов денатурации во время ПЦР».

В ходе экспериментов ученые смогли увеличить концентрацию ДНК в образце, нанесенном на чип, всего за десять циклов нагрева-охлаждения, что заняло около пяти минут. В качестве источника света использовали ИК-светодиод, по факту заменив им лабораторный амплификатор.

Александр Барулин: «Наблюдение быстрых циклов нагрева-охлаждения с помощью термопары и скорой амплификации ДНК c помощью флуоресцентной микроскопии подтверждает практическую значимость подобных чипов для проведения ПЦР».

В удаленной перспективе наборы чипов для фотонной ПЦР можно поставить в скромно оборудованных небольших поликлиниках в качестве экспресс-тестов на различные инфекции. Вместо расплывчатых «ОРВИ», «ОРЗ» или «кишечная инфекция» врач, не выходя из кабинета, выставит точный диагноз, что поможет подобрать более эффективное лечение.

В рамках соглашения МФТИ с Министерством науки и высшего образования России в лаборатории контролируемых оптических наноструктур Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ были выполнены расчеты по локализации электромагнитных полей и поглощения в МИМ-структурах.

https://naked-science.ru/article/column/poluchenie-rezultatov-pts

Категория: Теория | Просмотров: 84 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Эль-Ниньо усиливается, увеличивая риск погодных рекордов в 2026 году (6)

Почему иммунитет с возрастом хуже отвечает на воспаление (5)

ИИ уже превосходит обычных медиков в точности определения диагноза (3)

Влияние генетики на массу тела возросло в последних поколениях (5)

Людям впервые ввели вакцину, разработанную искусственным интеллектом (10)

Даже одна банка колы в день повысила риск развития рака печени (9)

Длительный дневной сон повысил риск развития жировой болезни печени у диабетиков (15)

Лекарство от запора повысило когнитивные функции при депрессии (10)

Лихорадка Эбола проявилась изменением сознания и потерей памяти (10)

Вакцина БЦЖ снизила потребность в инсулине при аутоиммунном сахарном диабете (12)

Даже незначительное количество алкоголя повысила риск рака (20)

Аутизм разделили на два типа по характеру нейронных связей (26)

Экспериментальная таблетка заставила мышцы сжигать жир без побочных эффектов (18)

Учёные превратили одноразовые стаканчики в поглотители CO2 из воздуха (20)

Псилоцибиновые грибы временно восстановили когнитивные функции у пациентки (19)

Эффекты интервального голодания оказались зависимы от возраста (16)

Экстремальная жара в мире потребует больше энергии (28)

Бисфосфонаты не повлияли на скорость сращения остеопоротических переломов (30)

Шансы на долгую и здоровую жизнь связали с состоянием вилочковой железы (22)

Таяние ледников изменило химический состав Северного Ледовитого океана (24)

Аденовирус остановил развитие рака поджелудочной железы у трех пациентов (22)

Выявили возможный механизм запуска болезни Альцгеймера (29)

Массовый тест уменьшило предполагаемые масштабы вспышки лихорадки Эбола (25)

Топ-10 стран, наиболее подверженных землетрясениям (31)

Анализ мочи позволил выявить аутизм у детей с беспрецедентной точностью (26)

Антисмысловой нуклеотид излечил каждого пятого пациента с гепатитом B (34)

Лечение лихорадки Эбола в Конго и Уганде (18)

Одобрено первое лекарство для лечения гепатита D (30)

Сидячий образ жизни повысил риск осложнений (24)

Внутриплитные промежуточные землетрясения в Восточной Антарктиде (30)

Электроакупунктура облегчила боль (25)

Реки на севере Канады стали оранжевыми из-за таяния вечной мерзлоты (19)

Высокие дозы витамина D улучшили память 10-летних детей (20)

Мышьяк и кадмий повысили риск развития урологических опухолей (32)

Атопический дерматит повысил риск отслоения сетчатки (24)

Число жертв лихорадки Эбола в Конго и Уганде превысило 220 человек (25)

Белок мышечной работы защитил нейроны при рассеянном склерозе (25)

Более 1,1 миллиарда людей пострадали от психических расстройств (27)

Стимуляция подъязычного нерва снизила гипоксию (19)

Живые противовирусные вакцины назвали безопасными (24)

Отказ от курения без набора массы тела связали со снижением риска деменции (21)

Число случаев бактериальных половых инфекций в Евросоюзе достигло рекорда (23)

Пищевые консерванты повысили риск артериальной гипертензии (27)

Самый длительный дождь в истории (26)

Здоровый образ жизни мог бы предотвратить случаи диабета второго типа (26)

Азитромицин не облегчил одышку у детей (24)

Недостаток витамина D усилил болевые ощущения (13)

Материнство изменило экспрессию генов (20)

Даже одна доза псилоцибина быстро избавила от депрессии (25)

Отрасль фармацевтики столкнулась с дефицитом кадров (26)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28778)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19725)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10639)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10587)

Супервулкан может проснуться в любой момент (9028)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7482)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (7044)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5964)

Остров ВИЗЕния (5643)

Англия: зима в начале мая (5521)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5382)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5380)

Гипотеза о СПИД (5202)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (5148)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (5041)

В Москву идет жара (5022)

Ураган в Москве 06.05.2012 (5018)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4935)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4878)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4876)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4823)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4817)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4812)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4778)

Йеллоустонский супервулкан (4765)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4758)

Самые большие и опасные вулканы мира (4753)

Семь новых природных чудес света (4750)

Землетрясение в Армении (4741)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4738)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4691)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4622)

Власти борятся с наводнением на Бали (4596)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4509)

Самые удивительные природные феномены (4416)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4313)

Изменение климата (4234)

Зимняя гроза на Кузбассе (4214)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (4155)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (4146)

Copyright Sergo © 2012-2026

Яндекс.Метрика