Халдварт өвчнүүдийг оношлох Sensitive surface-enhanced Raman (SERS) scattering-д

суурилсан түргэвчилсэн оношлуур

Түргэвчилсэн оношлуур нь сорьцод байх өвөрмөц байг зурвасаар илрүүлдэг энгийн арга бөгөөд ашиглахад тусгай мэргэжилтэн шаардлагагүй байдаг тул чанарын шинжилгээний тохиромжтой хэрэгсэл гэж үздэг. Тиймээс түргэвчилсэн оношлуурыг уураг, нуклейн хүчил, өвчин үүсгэгч бактери, вирус зэргийг илрүүлэхэд өргөнөөр ашиглаж байна. Оношлуурын үндсэн зарчим нь сорьцод илрүүлэхээр зорьж буй бай эсрэгтөрөгч алтны нанопартикл (AuNPs)-тай холбосон өвөрмөц эсрэгбиетэй холбогдсоноор өнгө үзүүлдэг бөгөөд чанарын шинжилгээний аргад тооцогдог бол сүүлийн үед түргэвчилсэн оношлуурын үндсэн зарчмыг орчин үеийн хими, физикийн шинжлэх ухааны ололтод тулгуурлан боловсронгуй болгож оношлуурын өвөрмөц, мэдрэг чанарыг нэмэгдүүлэн анагаах ухааны практикт хэрэглээнд нэвтрүүлээд байна. Үүний нэг жишээ бол раман гэрлийн сарнилтыг ашиглан гадаргуугийн мэдрэг чанарыг нэмэгдүүлсэн (Sensitive surface-enhanced Raman scattering-SERS)  түргэвчилсэн оношлуурын технологи юм.

Энэхүү оношлуурын зарчим нь “гадаргуугийн плазмон резонанс” гэх үзэгдлээр тайлбарлагддаг. Чөлөөт электронууд нь гадаргуугийн соронзон орны тодорхой хэлбэлзлийг бий болгодог.

SERS-д суурилсан түргэвчилсэн оношлуурт Раман репортер молекул /SERS нанотаг/-уудыг алтны нанопартиклын гадаргуу дээр байрлуулж өгөх ба нанопартиклын физик шинж чанар өөрчлөгдөхөд раман репортер молекулуудын спектрийн эрчмийг бүртгэх замаар замаар тоон үзүүлэлтийг гаргаж болдог байна.

Ингэснээр уламжлалт аргатай харьцуулахад мэдрэг чанар эрс нэмэгддэг. Энэхүү технологийн шийдэл нь уламжлалт иммунологийн шинжилгээ болон зорилтот нуклейн хүчлийг илрүүлэх стандарт арга болох бодит хугацааны полимеразын гинжин урвалын  шинжилгээний оронд ашиглах боломжтойгоос гадна сүүлийн үед энэхүү аргад суурилсан бактери, вирус зэрэг эмгэг төрүүлэгчдийг илрүүлэх түргэвчилсэн оношлуур хөгжүүлэх судалгаанууд хийгдсээр байна.

2020 онд дэлхий даяар тархсан COVID-19 цар тахлын үеэс бодит хугацааны полимеразын гинжин урвалын  (PCR) шинжилгээг  SARS-CoV-2-ийг оношлох алтан стандарт арга гэж үзэж байгаа ч халдварын тархалтаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд богино хугацаанд үнэн зөв оношлох, мэдрэг чанар өндөртэй оношилгооны аргыг хөгжүүлэх зайлшгүй шаардлагатай тулгарч энэ төрлийн судалгааны ажлууд нэлээд эрчимтэй хийгджээ.  Одоогийн байдлаар илүү хурдан оношлохын тулд илрүүлэх хугацааг 30 минутаас дотогш болгож багасгах нь чухал байна. Хэд хэдэн судалгааны багууд микрофлюидик төхөөрөмж ашиглан вирусээс РНХ ялгах, урвуу транскрипци хийх зэрэг сорьцыг урьдчилан боловсруулахад шаардагдах хугацааг багасгахыг оролдож байна. Түүнчлэн өндөр мэдрэг SERS-PCR технологийг ашиглаж PCR-ын процесс дахь термоциклуудын тоог мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой гэж мэдээлсэн. Улмаар SERS-PCR-ын аргыг микрофлюидик платформтой хослуулснаар SARS-CoV-2-ийг 1 цагаас бага хугацаанд оношлох боломжтой болно гэж үзэж байна. Түүнчлэн SERS технологид суурилсан SARS-CoV-2-ыг богино хугацаанд илрүүлэх түргэвчилсэн оношлуурын мэдрэг, өвөрмөц чанарыг сайжруулах нь чухал юм.

Энэхүү шинэ технологи нь вирус, бактерийн эмгэг төрүүлэгчдийг эрт оношлох шинэ үеийн арга болох бүрэн боломжтой гэж үзэж байна.

Зураг 1. a) Уламжлалт түргэвчилсэн оношлуур болон b) SERS-д суурилсан түргэвчилсэн оношлуурын ажиллах зарчим. Зорилтот антиген байхгүй (сөрөг) тохиолдолд хяналтын шугамд зөвхөн нэг улаан зураас ажиглагдана. Харин зорилтот антиген байвал (эерэг) хоёр улаан зураас гарна. SERS-д суурилсан түргэвчилсэн оношлуурыг ашиглан SERS-ийн оргил эрчмийг бүртгэж зорилтот аналитуудыг өндөр мэдрэг чанартайгаар тоон хэмжээг нь тогтоох боломжтой.

Эх сурвалж: Kim, K., Kashefi-Kheyrabadi, L., Joung, Y., Kim, K., Dang, H., Chavan, S. G., … & Choo, J. (2021). Recent advances in sensitive surface-enhanced Raman scattering-based lateral flow assay platforms for point-of-care diagnostics of infectious diseases. Sensors and Actuators B: Chemical, 329, 129214. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.129214

Мэдээллийг бэлтгэсэн: ЭШТЛ ЭШДаА Э.Есүхэй

Хянасан: ЭНБД, АУ-ны доктор Б.Батболд