Одно из перспективных направлений исследований в биомедицинской нанотехнологии – создание биосенсоров на базе углеродных нанотрубок. В настоящее время уже разработаны методы химической модификации и функционализации, позволяющие растворять и диспергировать нанотрубки в воде, и созданы биосенсоры на единичной нанотрубке. И вот ученые из Univ. Delaware и Thomas Jefferson Univ. (США) сделали первый шаг к созданию на основе нанотрубок системы диагностики, а, возможно, и лечения рака. Они изучили взаимодействие нанотрубок с антителами. Это очень важно, поскольку антитела непосредственно применяют в биомедицине для обнаружения раковых заболеваний. Антитела, которые являются белками класса иммуноглобулинов, вырабатываются иммунной системой как отклик на появление в организме чужеродных веществ, называемых антигенами. Одним из наиболее важных свойств антител является их специфичность - каждое антитело избирательно взаимодействует с определенным антигеном. Антитела могут быть использованы и для защиты от заболеваний, и для диагностики.

Рис.1. AFM-изображение присоединения антитела к нанотрубке.

Американские исследователи сумели достичь высокой степени функционализации нанотрубок антителами благодаря тому, что на первом этапе было проведено эффективное разделение нанотрубок при помощи поверхностно-активных веществ. Затем на индивидуальные нанотрубки были нанесены люминесцентные метки для того, чтобы легче было изучать взаимодействие нанотрубок и антител с помощью конфокальной микроскопии (люминесцентной микроскопии, усовершенствованной с помощью конфокальной диафрагмы). Для функционализации использовали антитела, специфичные к рецепторам на поверхности клеток рака молочной железы человека. Степень связывания для протяженного образца по данным конфокальной микроскопии оказалась очень высокой – более 80%. Измерения высоты с помощью атомного силового микроскопа (AFM) дали величину 5 нм для нанотрубки, покрытой поверхностно-активным веществом, и 16 нм для нанотрубки, покрытой антителами. AMF изображение, показывающее присоединение антитела к нанотрубке, приведено на рис. 1.

Кроме того, ученые изучили возможность электронного детектирования антител с использованием полевых транзисторов на одностенных нанотрубках. Был приготовлен специальный раствор, содержащий антитела, специфичные к анти-онкогенам. Адсорбция на одностенных нанотрубках антител из этого раствора привела к изменению проводимости канала транзистора, зависящему от концентрации антител – при увеличении концентрации проводимость заметно снижалась. Циркулирующие раковые клетки часто выделяют характерные поверхностные маркеры, благодаря чему возможна ранняя диагностика заболевания. Ученые считают, что их взаимодействие с адсорбированными антителами может привести к изменениям проводимости в устройствах на одностенных нанотрубках в зависимости от плотности маркеров на раковых клетках. Это позволит обнаруживать живые раковые клетки в биологических жидкостях путем неинвазивных (безвредных) или почти неинвазивных процедур.

Таким образом, предложены два возможных аспекта использования нанотрубок в онкологических исследованиях: для локальной доставки лекарственных средств, для обнаружения антител, специфичных к анти-онкогенам.

Источник информации - заметка О.Алексеевой в бюллетене ПерсТ, выпуск 20 за 2006 г.