Дослідники застосували магнітну нанотехнологію, яка раніше використовувалась як скринінг раку, щоб створити те, що може бути першим практичним придорожнім тестом на інтоксикацію марихуаною.
Цього листопада кілька штатів проголосують, чи легалізувати вживання марихуани, приєднавшись до більш ніж 20 штатів, які вже дозволяють певну форму вживання конопель. Це викликало необхідність ефективних інструментів для поліції, щоб на місці визначити, чи керують люди автомобілем у стані алкогольного сп’яніння.
Поки поліція випробовує потенційні інструменти, не було показано, що жоден із наявних на ринку пристроїв швидко забезпечує точне вимірювання інтоксикації водієм марихуаною так ефективно, як алкотестер вимірює алкогольне сп’яніння. ТГК, найпотужніший психоактивний агент препарату, зазвичай перевіряється на лабораторні аналізи крові або сечі - це не дуже корисно для офіцерів на місцях.
Новий пристрій може функціонувати як практичний “калійник”, оскільки він може швидко виявити не тільки наявність ТГК у слині людини, але й виміряти його концентрацію.
Під керівництвом Шана Ванга, професора матеріалознавства та техніки та електротехніки, команда Стенфордського університету створила мобільний пристрій, який використовує магнітні біосенсори для виявлення крихітних молекул ТГК у слині. Офіцери могли зібрати зразок плювки ватним тампоном і прочитати результати на смартфоні або ноутбуці всього за три хвилини.
Дослідники, які займаються вирішенням проблеми “калію”, не врахували слини, оскільки її тестування є менш інвазивним і тому, що ТГК у слині може корелювати з порушенням краще, ніж ТГК у сечі або крові. Велика проблема полягає в тому, що ці випробування на спліт можуть бути призначені для виявлення порівняно невеликих концентрацій ТГК. Деякі штати не мають встановленої для водія межі ТГК в організмі, а інші встановлюють межу 0 або 5 нанограм (мільярдна частина грама) на мілілітр крові.
Пристрій Ванга може виявляти концентрації ТГК в діапазоні від 0 до 50 нанограм на мілілітр слини. Хоча досі немає єдиної думки про те, скільки ТГК в системі водія занадто багато, попередні дослідження припускали, що граничне значення становить від 2 до 25 нг/мл, що цілком відповідає можливостям пристрою Ванга.
Дослідники досягли такої точності, використавши поведінку магнетизму в наночастинках, які вимірюють лише кілька десятків мільярдних часток метра.
Група Ванга роками досліджує магнітні нанотехнології, використовуючи її для вирішення таких різноманітних проблем, як діагностика раку in vitro та зберігання магнітної інформації. У цьому випадку вони поєднують магнітні нанотехнології з перевіреною часом біохімічною технікою імуноаналізу. Імунологічні дослідження виявляють певну молекулу в розчині шляхом введення антитіла, яке зв'язуватиметься лише з цією молекулою.
Як працює тест
У тесті слина змішується з антитілами ТГК, які зв’язуються з будь -якими молекулами ТГК у зразку. Потім зразок поміщають на одноразовий чіп-картридж, який містить магніторезистивні датчики (GMR), попередньо покритий THC, і вставляють у ручний зчитувач.
Це викликає “конкуренцію” між THC, попередньо нанесеним на датчик, і THC у слині для зв’язування з антитілами; чим більше ТГК у слині, тим менше антитіл буде доступно для зв’язування з ТГК на поверхні датчика.
Кількість антитіл, зв'язаних з молекулами ТГК на датчику, повідомляє пристрою, скільки антитіл ТГК у зразку витрачено, а отже, скільки молекул ТГК було присутнім у зразку.
Далі до зразка вводять магнітні наночастинки, спеціально виготовлені для зв’язування лише з антитілами. Кожна наночастинка зв'язується з парою ТГК-антитіл, як липкий маяк, але тільки молекули на поверхні датчика будуть достатньо близько, щоб спрацювати біосенсори GMR у зчитувачі. Потім пристрій використовує Bluetooth для передачі результатів на екран смартфона або ноутбука.
"Наскільки нам відомо, це перша демонстрація того, що біосенсори GMR здатні виявляти невеликі молекули", - пише Ван у документі, що описує пристрій у Аналітична хімія.
Інші препарати теж
Платформа має потенційну користь, крім THC. Так само, як вони роблять це з THC, біосенсори GMR в пристрої могли виявляти будь -які невеликі молекули, що означає, що платформа також може перевіряти наявність морфію, героїну, кокаїну чи інших наркотиків.
Фактично, з 80 датчиками, вбудованими в нього, мікросхема біосенсора GMR могла б перевірити один зразок на наявність кількох речовин. Команда вже пробувала перевірку на морфій з багатообіцяючими результатами.
Наразі студенти працюють над створенням зручного форм-фактору для пристрою, який повинен пройти польові випробування та бути схвалений регулюючими органами, перш ніж його можна буде розгорнути поліцією.
Ще одна річ, яка мала б відбутися, перш ніж пристрій буде корисним правоохоронним органам: закони штату повинні встановлювати межі концентрації ТГК, дозволеної у слині водія.
І тут новий пристрій може бути корисним. Наприклад, наступне покоління пристрою може перевірити кров та слину суб’єкта, щоб встановити розуміння кореляції між рівнем ТГК у крові та рівнем ТГК у слині при однаковому ступені інтоксикації.
Джерело: Керрі Кірбі за Стенфордський університет
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
