Создание высокочувствительного диагностического устройства с использованием нанотехнологий

1. ООО «ПОСТГЕНТЕХ»
СОЗДАНИЕ НАНОПРОВОЛОЧНОГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ЭКСПРЕСС-
ДИАГНОСТИКИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

2. РЕЗЮМЕ
Будет разработан макет нанопроволочного диагностического устройства для
высокочувствительной экспресс-диагностики онкологических заболеваний. Принцип
действия устройства основан на регистрации белковых маркеров с помощью
нанопроволочного детектора за счет модуляции проводимости нанопроволок (НП) при
биоспецифическом связывании этих маркеров с поверхностью НП.
ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОПРОВОЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА:
- количество НП на одном чипе не менее 10;
- концентрационная чувствительность 10-15 М;
- время анализа одного образца ~10 мин;
- анализ в режиме реального времени;
- прямая регистрация сигнала без использования меток;
- мультиплексность не менее 9 маркеров;
- количество биоматериала на 1 анализ – не более 10 мкл;
- диагностическая точность – не менее 70%.

3. ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Проект направлен на создание макета диагностического устройства для проведения
экспресс-анализа сыворотки крови на онкомаркеры.
ЗАДЕЛ
К настоящему моменту создан прототип НП-детектора, обеспечивающий
концентрационную чувствительность определения онкомаркеров на уровне 10-15 М.

4. ИМЕЮЩИЙСЯ У КОМАНДЫ ЗАДЕЛ ПО ПРОЕКТУ
1. Технология изготовления НП-чипа для диагностической системы на основе электронной
литографии и газоплазменного травления
НАНОПРОВОЛОЧНЫЙ БИОСЕНСОР С
ЧИПОМ
ЧИП С НАНОПРОВОЛОКАМИ НАНОПРОВОЛОКА, W=100 НМ
2. Технология модификации поверхности НП-чипа биозондами (антителами или
аптамерами) для биоспецифического вылавливания онкомаркеров (AFP и D-NFATc1)
anti - AFP
АСМ-ИЗОБРАЖЕНИЯ НП
АПТАМЕР
к D-NFATc1
Anti-AFP
ОПТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
НАНОПРОВОЛОК
АПТАМЕР к D-NFATc1

5. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ДЕТЕКЦИИ
АПТАМЕР
к D-NFATc1
Anti-AFP

6. БИОСПЕЦИФИЧЕСКАЯ ДЕТЕКЦИЯ AFP В РАСТВОРЕ С
ПОМОЩЬЮ НАНОПРОВОЛОЧНОГО БИОСЕНСОРА
Y.D. Ivanov et al. (2012) Lab Chip, V.12, P.5104-5111.

7. БИОСПЕЦИФИЧЕСКАЯ ДЕТЕКЦИЯ D-NFATc1 В
НАНОПРОВОЛОЧНОГО БИОСЕНСOРА
x 10-7
x 10-8
0,0
x 10-8
x 10-7
x 10-7
x 10-7
x 10-7
Время (мин)
РАСТВОРЕ С ПОМОЩЬЮ
D-NFATc1
ОТМЫВКА
DIds (A)
2,5x10-14 M
2,5x10-15 M
2,5x10-13 M
Ю.Д. Иванов и др. (2014) Биомедицинская химия. В печати.

8. СОСТОЯНИЕ РЫНКА
Стандартные методы медицинской диагностики (ИФА, ИБ) не позволяют регистрировать
низкокопийные белки, присутствующие в биологическом материале в концентрациях
ниже 10-12 М. В то же время, именно в этом концентрационном диапазоне находятся
многие белковые маркеры в биоматериале. ИФА характеризуется большой
продолжительностью (более 1 часа) и высокой стоимостью проведения (себестоимость 1
теста составляет не менее 150 руб., рыночная стоимость ~400 руб.)
В нашем проекте предлагается использовать НП-детекторы, обладающие рядом
преимуществ перед существующими системами:
- Высокая чувствительность - предел обнаружения белков ~10-15 М;
- Экспрессность анализа - время проведения анализа одного образца ~10 мин;
- Проведение анализа в режиме реального времени;
- Отсутствие необходимости использования дополнительных меток для формирования
или усиления полезного сигнала;
- Себестоимость одного теста ~100 руб.

9. ЦЕЛЕВОЙ РЫНОК И КОНКУРЕНЦИЯ
- Коммерчески доступных диагностических комплексов подобного типа ни за рубежом,
ни в России нет. Имеются научные разработки НП-детекторов (группы S.H. Lee et al.,
Yonsei University, Республика Корея; M.Reed et al., Yale University, США; Ch. Lieber et al.,
Harvard University, США).
- В настоящее время коммерчески доступны и применяются в медицинской практике
аналитические системы, основанные на ИФА-детекции белков (Alpha Diagnostic Intl. Inc,
США; Monobind Inc., США).
- Планируемый объем производства составит 30 чипов в год.
- Потенциальные потребители НП-детекторов:
•ФГБНУ "Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина;
•Областные онкологические диспансеры РФ;
•Областные и городские клинические больницы РФ;
•Медицинские центры за рубежом в США, Европе и Азии.
-Объем рынка в России составляет ~100 млрд. руб. в год.

10. ТЕХНОЛОГИЯ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ
Для изготовления КНИ-нанопроволоки используется технология наноструктурирования,
основанная на использовании электронной литографии и последующего газоплазменного
травления. Далее на поверхности сенсорного элемента формируется слой молекул-зондов
(антител или аптамеров) для биоспецифического связывания молекул онкомаркеров в
биологической жидкости.
К настоящему времени получен ряд патентов на способ изготовления структуры КНИ и
сенсора на ее основе (пат. РФ № 2497231; 2498450; 2382437; 2368034; 2359359; 2250535;
2217842).
По результатам работ по проекту планируется патентование технологи модификации
поверхности нанопроволочного сенсора с помощью антител и аптамеров для
вылавливания маркерных белков из сыворотки крови.

11. ДОРОЖНАЯ КАРТА ПРОЕКТА
Создание макета нанопроволочного детектора
2015 г.
Этап 2: Изготовление
партии сенсоров для
проведения
доклинических испытаний
ОКР, производство и реализация продукции
2016-2018 гг.
Этап 3: Проведение
доклинических
испытаний; доводка
образцов
Этап 6: Изготовление
макетов
нанопроволочных чипов в
объеме 30 штук в год
Этап 4: Подготовка
производственных мощностей
для выхода на требуемый
объем изготовления макетов
Этап 5: Масштабирование
технологий
Этап 1: НИР – адаптация НП-
биосенсора для определения
онкомаркеров в сыворотке крови с
возможностью многократного
использовния чипа