Новости химической науки > Перенастроенный глюкометр определит любое вещество

Обычная система самоконтроля содержания глюкозы в биологических жидкостях, использующаяся миллионами страдающих от диабета во всем мире, может быть переделана для количественного и качественного определения практически любой молекулы или иона, включая наркотики, токсины и маркеры различных заболевания.

Технология разработки сенсоров на различные соединения в последние годы значительно шагнула вперед, однако имеется лишь незначительное количество доступных для рядового потребителя коммерчески доступных сенсоров многоцелевого назначения. Юй Сян (Yu Xiang) и И Лу (Yi Lu) из Университета Иллинойса (Урбана-Шампейн) разработали способ модификации и использования в качестве сенсора повсеместно распространенного персонального глюкометра. Теоретически глюкометр может быть настроен для обнаружения практически любого аналита.

Методика, предложенная исследователями из Иллинойса, основана на уникальной способности нуклеиновых кислот распознавать специфическую молекулярную мишень, этот механизм похож на механизм распознавания антиген/антитело. Для подбора системы определения молекулу-мишень погружают в растворы, содержащие наборы случайных последовательностей ДНК или РНК – аптамеров, определяя, какой аптамер будет связываться с той или иной молекулярной мишенью. Также существует определенное количество функциональных производных нуклеиновых кислот, способных к специфическому распознаванию молекулы-мишени.

С помощью универсального сенсора уже определяли кокаин, уранил-катион и биомаркер туберкулеза. (Рисунок из Nature Chem., 2011, DOI: 10.1038/nchem.1092)

Исследователи связали фермент-инвертазу, катализирующий конверсию сахарозы в глюкозу, с магнитными бусинами с помощью двухспиральной последовательности ДНК, включавшей в себя аптамер (или другой тип функционально нуклеиновой кислоты), специфично распознающий молекулярную мишень. При наличии в анализируемой системе соответствующей молекулярной мишени она связывается с аптамером, это разрушает связь между магнитной бусиной и ферментом, и инвертаза отрывается от магнитной бусины.

Затем магнитные бусины могут быть удалены, и в растворе остается свободная инвертаза, концентрация которой зависит от концентрации определяемой молекулы. В систему вводят сахарозу, которая под действием инвертазы конвертируется в глюкозу, концентрация которой измеряется с помощью глюкометра. Сян и Лу успешно продемонстрировали возможности новой системы, осуществив количественное определение многих аналитов, включая кокаин, уранил-катион и интерферон-гамма – маркер туберкулеза.

Использование продемонстрированного прототипа сенсора пока включает в себя две фазы – подготовка системы к анализу и собственно анализ, однако Лу отмечает, что исследователи собираются значительно упрощать разработанную систему таким образом, чтобы ее мог использовать любой среднестатистический человек.

Эксперты по биосенсорам высоко оценивают разработку коллег и не сомневаются, что она обладает значительным потенциалом, в том числе и коммерческим. Однако Кристофер Лоув (Christopher Lowe) из Кембриджа подчеркивает, что на будущее следует предусмотреть и решить проблемы с искажением результатов анализа, вызванных присутствием в анализируемой системе собственно глюкозы, сахарозы, других субстратов инвертазы, равно как и ее ингибиторов.

Источник: Nature Chem., 2011, DOI: 10.1038/nchem.1092

метки статьи: #аналитическая химия, #биомедицинские микроприборы, #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #химическая криминалистика