_ Noua abordare a cristalelor fotonice poate permite detectarea sensibilă și accesibilă a biomarkerilor

Biomarkerii sunt molecule mici de interes pentru cercetători, deoarece pot indica boli de bază, adesea chiar înainte de apariția simptomelor. Cu toate acestea, detectarea acestor markeri poate fi o provocare, deoarece aceștia sunt adesea prezenți în cantități foarte mici, mai ales în stadiile incipiente ale unei boli. Metodele tradiționale de detectare, deși eficiente, necesită de obicei componente scumpe, cum ar fi prisme, filme metalice sau obiective optice.

Într-o lucrare recentă publicată în Applied Physics Letters, cercetătorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign au dezvăluit un abordare nouă pentru detectarea concentrațiilor scăzute de biomarkeri, care deschide calea pentru o tehnologie de biodetecție care este simplu de utilizat, foarte sensibilă și surprinzător de accesibilă.

„Scopul acestei tehnologii este diagnosticarea timpurie, pentru a putea detecta molecule asociate cu boli la concentrații foarte scăzute, uneori câteva molecule la milion, foarte devreme”, a spus Seemesh Bhaskar, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Brian Cunningham și primul autor al studiului. „Căutarea unor concentrații foarte mici de micro-ARN, ADN-ul tumoral circulant și exozomi, de exemplu, poate ajuta la determinarea dacă un pacient va dezvolta cancer la un an sau la doi ani.”

Detecția timpurie a biomarkerilor. este crucial pentru prezicerea și gestionarea eficientă a bolilor. Există multe strategii pentru măsurarea prezenței și concentrației biomarkerilor, dar o abordare comună implică legarea acestora cu o moleculă fluorescentă, numită fluorofor, care emite fluorescență atunci când este excitată cu lumină.

Bhaskar a remarcat că, deși există tehnologii adecvate în detectarea acestor niveluri scăzute de biomarkeri fluorescenți, acestea sunt adesea voluminoase și costisitoare, limitându-le accesibilitatea în îngrijirea sănătății, în special în zonele cu resurse limitate.

Abordarea cuprinde un nou fenomen pentru detectarea luminii, numit rezonanță în modul ghidat radiant, care utilizează cristale fotonice - bucăți subțiri de sticlă cu mici grătare la suprafață. Aceste rețele ajută la direcționarea fotonilor, care sunt particule mici de lumină, emise de biomarkeri de-a lungul unei căi printr-un efect de direcție. Această cale este „ajustată” pentru a se potrivi cu lungimea de undă a fluorescenței emise de biomarkeri, optimizând colectarea luminii și îmbunătățind sensibilitatea de detectare.

Bhaskar aseamănă acest lucru cu un dans ritmic al energiei luminoase în interiorul cristalului, unde lumina este amplificată în timp ce preia proprietățile cristalului fotonic. O proprietate a cristalului, numită selecția polarizării, egalizează polarizarea luminii, ceea ce face pentru o detectare mai clară și mai clară a fluorescenței. Împreună, acest lucru poate duce la o ieșire de 100 de ori mai puternică.

„Pentru mine, acesta este un mod cu totul nou de a privi proprietățile luminii în sine”, a spus Bhaskar. „Fotonii se adaptează, se schimbă și evoluează pe măsură ce trec prin cristalul fotonic. Lumina capătă noi caracteristici fără a-și pierde esența. Este o dovadă a capacității de adaptare și de transformare a luminii.”

Descoperirea de acest nou fenomen pune bazele viitoarelor platforme de detectare care vor putea detecta molecule la nivel picomolar fără a se baza pe componente costisitoare, făcând tehnologia de biodetecție mai sensibilă, mai accesibilă și mai accesibilă.

(Fluierul)