Существующие ферментативные тест-системы для анализа креатинина используются однократно и требуют стационарного оборудования. Ученые Московского политехнического университета разработают многоразовый биосенсор для определения креатинина — ключевого показателя работы почек. Об этом CNews сообщили представители Московского политехнического университета.
Проект поддержан грантом Российского научного фонда по конкурсу для научных групп под руководством молодых ученых. Руководитель проекта — доцент, кандидат биологических наук Александр Ким, соисполнитель — доцент Егор Мусин, оба работают в Московском Политехе.
Креатинин — вещество, по концентрации которого в крови врачи оценивают скорость клубочковой фильтрации и выявляют нарушения работы почек. Регулярный контроль этого показателя крайне важен для пациентов с хроническими заболеваниями почек, которых в России более 14 млн человек, а также для беременных женщин и новорожденных. Метод Яффе, применяемый в большинстве лабораторий, дает завышенные результаты из-за посторонних веществ в крови — глюкозы, билирубина и других соединений. Более точный энзиматический метод использует свободные ферменты, но они работают только один раз: после анализа их утилизируют, а сам анализ возможен только на стационарном лабораторном оборудовании. Из-за этого пациенту приходится ехать в лабораторию и ждать результата часами, хотя контролировать показатель нужно регулярно.
Ученые предлагают решить эту проблему, поместив ферменты внутрь полиэлектролитных микрокапсул — микроскопических оболочек размером в несколько микрометров, которые собирают из чередующихся слоев противоположно заряженных полимеров, как слоеный пирог. Оболочка пропускает к ферменту молекулы анализируемого вещества, но не дает самому ферменту вымыться наружу и разрушиться при контакте с внешней средой.
«Свободный фермент, нанесенный прямо на поверхность электрода, быстро теряет активность и годится буквально для одного измерения. Микрокапсула работает как защитная упаковка — она позволяет использовать один и тот же фермент десятки раз, потому что он физически изолирован от разрушающих факторов, но остается доступен для реакции с анализируемым веществом», — сказал Александр Ким.
В основе биосенсора — каскад из трех ферментов: креатининазы, креатиназы и саркозиноксидазы. Они работают последовательно: первый расщепляет креатинин до креатина, второй превращает креатин в саркозин, третий окисляет саркозин с образованием пероксида водорода. Именно пероксид водорода фиксирует электрод — по его количеству рассчитывается исходная концентрация креатинина в образце. Капсулы с ферментами планируется закрепить на печатном электроде, покрытом берлинской лазурью — веществом, которое уже используется в одноразовых тест-полосках для глюкометров и хорошо реагирует на пероксид водорода.
Китайский ИТ-рынок в 2026 году: гид для российского экспортера бизнес
Ранее Александр Ким изучал инкапсуляцию отдельных ферментов, но впервые в одну микрокапсулу поместили сразу три фермента, работающих по цепочке. Задача усложняется тем, что при совместной упаковке ферменты могут мешать друг другу или терять активность из-за тесноты внутри капсулы.
Проект рассчитан на три года. В 2026 г. ученые отработают инкапсуляцию первого фермента каскада — саркозиноксидазы — и его закрепление на электроде. В 2027 г. аналогичную работу проведут с двумя оставшимися ферментами и параллельно начнут разработку прототипа устройства с применением аддитивных и полиграфических технологий. В 2028 г. все три фермента объединят в одной микрокапсуле, определят оптимальный способ ее крепления на электроде и проверят готовую систему на образцах сыворотки крови пациентов.
Разработчики рассчитывают, что биосенсор сохранит работоспособность не менее шести месяцев при хранении в холодильнике и выдержит не менее 50 циклов измерений без потери точности. По задумке авторов, такой прибор со временем можно будет использовать дома, без визита в лабораторию — для людей, которым нужен частый мониторинг состояния почек, это избавит от регулярных поездок в клинику ради одного анализа.
- Обзор смартфона VERTU METAVERTU 2: первый тест в России
Загрузка...
