Badacze z Politechniki Białostockiej pracują nad technologią, która może znacząco zwiększyć czułość biosensorów wykorzystywanych w diagnostyce medycznej. Efektem ich badań jest opatentowany chip immunosensora, który w przyszłości może wspierać wykrywanie biomarkerów związanych z chorobami nowotworowymi.
W Instytucie Inżynierii Biomedycznej na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej powstała innowacyjna konstrukcja chipu wykorzystywanego w biosensorach. Rozwiązanie opracowane przez zespół kierowany przez dr. hab. inż. Piotra Mrozka, prof. PB, zostało już objęte patentem.
Technologia bazuje na zjawisku powierzchniowego rezonansu plazmonów (SPR), które pozwala wykrywać bardzo subtelne zmiany zachodzące na powierzchni sensora. W praktyce umożliwia to identyfikację reakcji biologicznych, takich jak oddziaływanie przeciwciał z antygenami – procesów kluczowych w diagnostyce wielu chorób.
Wielowarstwowa konstrukcja zwiększająca czułość
Nowo opracowany chip wyróżnia się specyficzną budową. Zamiast standardowego rozwiązania opartego wyłącznie na warstwie złota, badacze zastosowali strukturę złożoną z kilku warstw materiałów.
– Typowe chipy wykorzystane w tego typu biosensorach wykonywane są generalnie w postaci szklanych płytek z warstewką złota z powodu jego unikalnych właściwości plazmonicznych, jak i odporności chemicznej – wyjaśnia dr hab. inż. Piotr Mrozek, prof. PB. – My wykorzystaliśmy srebro, które gwarantuje nam większą czułość chipu. Natomiast warstwa srebra pokryta jest również cienką warstwą złota, dzięki czemu uzyskujemy właściwości użytkowe zbliżone do typowych chipów.
Takie połączenie metali tworzy strukturę o znacznie większej wrażliwości pomiarowej. Dodatkowo naukowcy zastosowali specjalne maski polimerowe, które oddzielają poszczególne pola pomiarowe na powierzchni sensora.
Warstwy cieńsze niż ludzki włos
Precyzja wykonania ma w tym przypadku ogromne znaczenie. Warstwa złota zastosowana w chipie ma zaledwie około 5 nanometrów grubości – to oznacza, że ludzki włos jest od niej nawet dziesięć tysięcy razy grubszy.
Badacze z Politechniki Białostockiej dysponują aparaturą umożliwiającą nanoszenie tak cienkich warstw z bardzo dużą dokładnością.
– W Laboratorium inżynierii powierzchni, w Instytucie Inżynierii Biomedycznej dysponujemy aparaturą, która umożliwia nam bardzo precyzyjne osadzanie takich cienkich warstw metalicznych na rozmaitych podłożach i jesteśmy w stanie kontrolować w trakcie osadzania grubość tych warstw właśnie z dokładnością do pojedynczych nanometrów – mówi prof. Mrozek.
Jednoczesna analiza wielu próbek
Ważną cechą opracowanego rozwiązania jest tzw. wersja imaging. Oznacza ona, że urządzenie potrafi jednocześnie analizować wiele próbek naniesionych na powierzchnię chipu.
Dzięki temu biosensor może równocześnie rejestrować wyniki dla różnych parametrów, a uzyskane dane pojawiają się bezpośrednio na ekranie monitora.
Współpraca białostockich uczelni
Testowanie technologii odbywa się przy współpracy naukowców z innych ośrodków akademickich. W badaniach uczestniczą m.in. specjaliści z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Białymstoku oraz Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku.
Chip wykorzystywany jest do analiz związanych z wykrywaniem konkretnych biomarkerów chorób nowotworowych.
Badania także w programie studiów
Tematyka biosensorów jest również obecna w programie nauczania na Politechnice Białostockiej. Studenci kierunków związanych z inżynierią biomedyczną poznają zasady działania takich urządzeń podczas zajęć poświęconych biosensorom i nowoczesnym metodom diagnostycznym.
Patent z udziałem kilku uczelni
Patent dotyczący nowego chipu został zgłoszony 1 grudnia 2025 roku. W jego opracowaniu uczestniczyli naukowcy z Politechniki Białostockiej, Politechniki Poznańskiej oraz Uniwersytetu w Białymstoku.
Choć technologia wciąż znajduje się na etapie badań i rozwoju, naukowcy podkreślają, że jej potencjalne zastosowania w medycynie mogą w przyszłości przynieść realne korzyści dla diagnostyki chorób nowotworowych.
Red. PP
