Nové optické biosenzory pro monitorování životního prostředí a lékařskou diagnostiku

Rok: 2010

doc. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc.

Prolínání anorganického a biologického světa hraje v dnešní vědě a technologiích stále významnější roli. Optické biosenzory umožňují specifickou detekci biologických molekul s pomocí optického měřícího zařízení a mohou tak být využívány i ke studiu interakcí mezi biomolekulami. Schopnost rychlé a citlivé detekce biologických látek je důležitá v řadě oblastí jako jsou lékařská diagnostika, monitorování znečištění životního prostředí a kontrola kvality potravin. Výzkumní pracovníci z Ústavu fotoniky a elektroniky, AV ČR, v.v.i. (ÚFE) vyvinuli nové biosenzory založené na optické excitaci povrchových plasmonů. Tyto biosenzory spojují originální optické systémy, mikrofluidické systémy pro sběr a transport vzorku k aktivnímu povrchu senzoru a specifické biomolekulární receptory (např. protilátky, nukleové kyseliny) pro specifickou detekci vybraných molekulárních látek. Biosenzory realizované v ÚFE byly využity v řadě aplikací v oblastech monitorování životního prostředí a v lékařské diagnostice. Vědci z ÚFE například vyvinuli biosenzor pro rychlou detekci Bisphenolu A (BpA) v odpadních vodách a v pitných vodách a ve spolupráci se společností VIDIA spol. s r. o. prokázali, že senzor svou citlivostí výrazně předčí v současnosti používané metody a je schopný detekovat BpA již při koncentracích kolem 100 pg/ml. S pomocí biosenzorů vyvinutých v ÚFE byly ve vzorcích krevní plazmy detekovány potenciální molekulární biomarkery rakoviny hCG a ALCAM v koncentracích nižších než 100 ng/ml. Ve spolupráci s Institute of Systems Biology (Seattle, USA), vyvinuli vědci z ÚFE nový biosenzor umožňující rychlou a citlivou detekci krátkých RNA (microRNA) indikujících poškození jater již při koncentracích 2×10–15mol/ml.

1. Piliarik, M. –Bocková, M. –Homola, J.: Surface plasmon resonance biosensor for parallelized detection of protein biomarkers in blood plasma, Biosensors and Bioelectronics, Sv. 26 (2010), 1656–1661.
2. Hegnerová, K. –Piliarik, M. – Šteinbachová, M. – Flegelová, Z. – Černohorská, H. – Homola, H.: Detection of bisphenol A using a novel surface plasmon resonance biosensor, Analytical and Bioanalytical Chemistry, Sv. 398 (2010), 1963–1966.
3. Hegnerová, K. – Homola, J.: Surface plasmon resonance sensor for detection of bisphenol A in drinking water, Sensors and Actuators B, Sv. 151 (2010), 177-179.
4. Šípová, H. – Zhang, S. – Dudley, A. M. – Galas, D.,– Wang, K. – Homola, J.: Surface plasmon resonance biosensor for rapid label-free detection of microRNA at subfemtomole level, Analytical Chemistry, Sv. 82 (2010) 10110–10115.
5. Špringer, T. – Piliarik, M. – Homola, J.: Surface plasmon resonance sensor with dispersionless microfluidics for direct detection of nucleic acids at the low femtomole level, Sensors and Actuators B, Sv. 145 (2010), 588-591.
6. Vala, M. –Chadt, K. – Piliarik, M. – Homola, J.: High-performance compact SPR sensor for multi-analyte sensing, Sensors and Actuators B, Sv. 148 (2010), 544-549.