Новости химической науки > Светящийся сенсор на глюкозу виден сквозь кожу

Исследователи из Японии разработали микроразмерные бусины, интенсивность свечения которых зависит от концентрации глюкозы в среде, в которой они находятся.

Свечение микробусин можно наблюдать непосредственно через кожу. Это позволяет рассматривать новый материал в качестве возможной альтернативы тем методам мониторинга глюкозы в крови больных диабетом, которые связаны с необходимостью регулярного забора крови для анализа.

Исследователи синтезировали мономер, содержащий фрагменты, способные к распознаванию глюкозы, флуорогенный фрагмент, спейсеры и фрагменты, по которым протекает полимеризация. Интенсивность флуоресценции увеличивается симбатно с увеличением концентрации глюкозы. (Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, DOI: 10.1073/pnas.1006911107)

В настоящее время вживляемые в тело пациента сенсоры для непрерывного определения концентрации глюкозы в крови неудобны для использования, поскольку их необходимо подключать к внешним источникам питания и мониторам. В качестве альтернативы сенсоров с необходимостью подключения к системам вне тела предполагается использовать флуоресцентные сенсоры, однако, полученные до настоящего времени сенсоры такого типа излучали недостаточно интенсивно для того, чтобы их свет мог пройти через кожу и часто оказывались токсичными для организма.

Для решения проблем, связанных с интенсивностью флуоресценции исследователи из группы Соджи Такеучи (Shoji Takeuchi) из Университета Токио разработали долговечные флуоресцентные биологически совместимые бусины, способные к непрерывному определению содержания глюкозы в крови, не требующих внешних источников питания. Флуоресцентное свечение бусин достаточно интенсивно, чтобы его можно было наблюдать через бледно-розовую кожу лабораторной мыши.

Флуоресцентным индикатором для определения глюкозы в новом сенсоре является молекула, являющаяся производной дибороновой кислоты и антрацена. Эта молекула селективно и обратимо связывается с глюкозой, продукт этого взаимодействия флуоресцирует без помощи дополнительных реагентов или ферментов. В молекулу ввели длинные гидрофильные спейсеры и сайты полимеризации, позволяющие молекуле гибко связываться с подложкой-носителем, тем самым увеличивая вероятность связывания с молекулой глюкозы. Последний этап работы над сенсорами заключался в том, что исследователи получили инъецируемые флуоресцентные полиамидные гидрогелевые бусины, внутри которых был запакован мономер-сенсор.

После инъекции бусин диаметром 130 мкм в уши мышей исследователи наблюдали, как изменяется интенсивность флуоресцентного излучения, проходящего через кожу уха, в зависимости от принудительного изменения содержания глюкозы в крови. Было обнаружено, что интенсивность флуоресценции увеличивается при увеличении концентрации глюкозы в крови и уменьшается при уменьшении концентрации глюкозы. Такеучи надеется на то, что разработанная им система в скором будущем сможет найти применение для непрерывного определения уровня глюкозы в организме.

Рауль Копелман (Raoul Kopelman), эксперт по наноразмерным химическим сенсорам для решения биомедицинских задач из Университета Мичигана отмечает, что работа японских коллег представляет собой изящный пример органического синтеза, который позволил инкорпорировать индикатор на определение глюкозы в биологически совместимую микрочастицу. Однако он подчеркивает, что до использования новых систем на практике еще предстоит решить ряд задач, в том числе не только связанных с клиническими испытаниями, но и с тем, что больных страдающих диабетом, необходимо будет убедить в использовании светящихся индикаторов на концентрацию глюкозы.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, DOI: 10.1073/pnas.1006911107

метки статьи: #аналитическая химия, #медицинская химия, #химия полимеров