ՄՖՏԻ-ի Ֆոտոնիկայի և երկչափ նյութերի կենտրոնի հետազոտողները մշակել են կենդանի բջիջների վերլուծության տեխնոլոգիա՝ ուռուցքաբանական, սրտանոթային և նյարդաբանական հիվանդությունների վաղ և ոչ ինվազիվ ախտորոշման համար։ Զարգացման հիմքում ընկած է կենսամիմետիկ մոտեցումը. զգայական հարթակներ ստեղծելու համար գիտնականները պատճենահանել են Մանուշակների (Անյուտայի աչքեր) ծաղկի թերթիկների բարդ կառուցվածքը։ Աշխատանքը հրապարակվել է հեղինակավոր միջազգային Journal of Materials Chemistry B ամսագրում։

Ժամանակակից բժշկությունը այնպիսի տեխնոլոգիաների լուրջ պակաս ունի, որոնք ունակ են որսալ անհատական բջիջներում տեղի ունեցող նույնիսկ ամենափոքր կենսաքիմիական փոփոխությունները․ սա ծանր հիվանդությունների վաղ ախտորոշման բանալին է, հայտնում է «Научная Россия»-ն։ Ամենաարդյունավետ մեթոդներից մեկը Հսկա կոմբինացիոն ցրման սպեկտրոսկոպիան է (SERS)։ Այն թույլ է տալիս ստանալ բջջի եզակի «մոլեկուլային մատնահետքը»՝ առանց այն քանդելու։ Սակայն, այսօրվա դրությամբ գոյություն ունեցող սենսորները այս մեթոդի համար կամ չափազանց թանկ են արտադրության մեջ, կամ բավականաչափ արդյունավետ չեն պահում բջիջները։

Ռուսաստանցի գիտնականները գտել են լուծումը՝ դիմելով բուն բնության կողմից ստեղծված նանոտեխնոլոգիաներին։ Նրանք մշակել են մի մեթոդ, որը թույլ է տալիս ոչ միայն պատճենահանել բնական մակերեսները, այլև նպատակաուղղված կերպով ընտրել դրանցից ամենաարդյունավետները։

Տեխնոլոգիան սկսվում է իդեալական բնական կաղապարի ընտրությամբ։ Փափուկ լիթոգրաֆիայի մեթոդի միջոցով տեքստուրան, օրինակ՝ ծաղկի թերթիկը, փոխանցվում է սիլիկոնային հիմքի վրա, որն այնուհետև պատվում է ոսկու նանոմասնիկներով, որոնք էլ ուժեղացնում են վերլուծական ազդանշանը։

ՄՖՏԻ-ի թիմի գլխավոր նվաճումը պատահական որոնումից դեպի ճշգրիտ հաշվարկի անցումն է։ Գիտնականները մշակել են յուրահատուկ ալգորիթմ, որը քանակապես գնահատում է մակերեսի բարդությունը հատուկ «բարդության գործակցի» (α) միջոցով. բարձր ենթամիկրոնային բարդություն ունեցող մակերեսները (α>20) լավագույն արդյունքներ են ապահովում։ Սա հնարավորություն է տալիս կանխատեսել, թե որքանով այս կամ այն կառուցվածքը լավ կպահի որոշակի տիպի բջիջները։

«Մենք ինտուիտիվ ընտրությունից անցում կատարեցինք դեպի բնական կառուցվածքների ճշգրիտ մաթեմատիկական նկարագրություն։ Մեր ալգորիթմը թույլ է տալիս ռացիոնալ կերպով ընտրել իդեալական կաղապարը կոնկրետ խնդրի համար, լինի դա արյան անալիզ, թե՞ հյուսվածքի բիոպսիա», – ասել է հոդվածի առաջին հեղինակ, ՄՖՏԻ-ի Ֆոտոնիկայի և երկչափ նյութերի կենտրոնի ավագ գիտաշխատող Մարիա Բարշուտինան։

Նոր մեթոդի օգնությամբ տարբեր բույսեր վերլուծելով՝ գիտնականները պարզել են, որ Մանուշակի ծաղկի թերթիկները օժտված են յուրահատուկ բազմամակարդակային ճարտարապետությամբ. դրանք համատեղում են նանոմետրային բարդություն, որը հուսալիորեն ֆիքսում է բջիջը և կիսափակ մանրադիտակային խոռոչներ՝ 8-10 միկրոմետր չափսերով, որոնք համապատասխանում են էրիթրոցիտի չափին։

«Մանուշակների (Անյուտայի աչքեր) կրկնօրինակի յուրահատուկ տոպոգրաֆիան իդեալական թակարդ է ստեղծում էրիթրոցիտի համար։ Բջիջը մեղմորեն ֆիքսվում է, իսկ ազդանշանն ուժեղանում է 2-7 անգամ՝ համեմատած այլ կաղապարների հետ։ Մենք հասել ենք զգայունության այն մակարդակին, որն անհրաժեշտ է իրական կլինիկական կիրառություններին անցնելու համար», – նշել է ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների դոկտոր, ՄՖՏԻ-ի Ֆոտոնիկայի և երկչափ նյութերի կենտրոնի կառավարվող օպտիկական նանոկառուցվածքների լաբորատորիայի վարիչ Սերգեյ Նովիկովը։

Մշակումն առաջարկում է տնտեսապես շահավետ ուղի՝ առաջադեմ ախտորոշիչ նյութեր ստեղծելու համար։ Տեխնոլոգիան թանկարժեք սարքավորումներ չի պահանջում, ինչը զգալիորեն իջեցնում է սենսորների ինքնարժեքը։ Մասնավորապես, նմանատիպ սենսորները կարող են օգտագործվել արագ (էքսպրես) արյան անալիզի համար նախատեսված շարժական (դյուրակիր) համակարգերում, որոնք անհրաժեշտ են ինչպես կլինիկաների, այնպես էլ խոշոր արդյունաբերական ընկերությունների համար, որոնք շահագրգռված են հեռավոր շրջաններում աշխատակիցների առողջության մոնիթորինգով, ներառյալ նավթագազային և հանքարդյունաբերական ոլորտները։

Գիտնականների խոսքով՝ տեխնոլոգիան պատրաստ է մասշտաբայնացման։ Մեթոդի ունիվերսալությունը թույլ է տալիս այն հարմարեցնել ցանկացած տեսակի բջիջների համար։ Գիտնականները լուրջ ներուժ են տեսնում տեխնոլոգիան ռուսական առողջապահության ոլորտում ներդնելու համար և ակտիվորեն արդյունաբերական գործընկերներ են փնտրում։