В медицинских учреждениях стандартной процедурой при обращении пациентов с респираторными заболеваниями является тестирование на вирусные инфекции. Полученный биоматериал исследуют методами на основе антител или с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Однако результаты этих анализов становятся известны только через несколько часов или дней.
Как рассказали в пресс-службе РНФ, альтернативой данным методам могут стать органические полевые транзисторы с электрическим затвором. Это биосенсоры в виде пластинок, которые способны обнаруживать вирусы, специфические белки и гормоны в различных биологических жидкостях человека, включая сыворотку крови, слюну, пот и спинномозговую жидкость. Однако их широкое применение затрудняет то, что они являются одноразовыми и дорогими.
Ученые Института синтетических полимерных материалов имени Н.С. Ениколопова РАН (Москва) в составе научной группы предложили способ, позволяющий сделать биосенсоры многоразовыми. Они добавили к конструкции съемную и недорогую полимерную мембрану, покрытую аптамерами — небольшими молекулами ДНК, связывающими компоненты биологических жидкостей, например частицы вируса.
Для проверки эффективности мембрану с аптамерами погружали в растворы с разной концентрацией вируса гриппа А, часто встречающегося у пациентов с ОРВИ. Аптамеры на мембране связывали вирусные частицы, при этом происходили структурные изменения в молекуле аптамера. Затем мембрану помещали на биосенсор: измененная форма аптамера с вирусом влияла на электрический ток, сигнализируя о наличии патогена.
Многоразовый аптасенсор на основе ОПТЭЗ и трековых мембран. Источник: Елена Пойманова
Разработанное устройство позволило выявить вирус при концентрации от 80 тысяч вирусных частиц на миллилитр. Это в 10 тысяч раз чувствительнее, чем используемый в клинической практике анализ на основе антител, но в 10–100 раз менее чувствительно, чем ПЦР, объяснили исследователи. Однако анализ с помощью аптасенсоров занимает не более 20 минут, в отличие от ПЦР, требующей двух-трех часов.
Несмотря на более низкую чувствительность, аптасенсоры потенциально могут использоваться для быстрого анализа состояния пациента, рассказали в пресс-службе РНФ. Кроме того, предложенные конструкции являются многоразовыми, достаточно заменить недорогую сменную мембрану, оставив биосенсор.
«Наша модификация упростит изготовление универсальных сенсоров, необходимых в машинах скорой помощи, поликлиниках и больницах и состоящих из быстрых, неинвазивных миниатюрных датчиков для обнаружения широкого спектра вирусов. Также наша конструкция может использоваться для изготовления мультисенсоров — устройств, чувствительных одновременно к нескольким вирусам», — прокомментировала старший научный сотрудник Института синтетических полимерных материалов имени Н.С. Ениколопова РАН Елена Пойманова, слова которой приводятся в сообщении.
В дальнейшем ученые планируют модифицировать платформы разными узнающими элементами и расширять спектр анализируемых объектов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Materials Chemistry.
В работе принимали участие сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Объединенного института ядерных исследований (Дубна) и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА России (Москва).
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.
