Сердечно-сосудистые заболевания остаются основной причиной смертности в мире. Чтобы оценить риск этих недугов, обычно используют анализ крови. Одним из маркеров сердечной недостаточности может служить белок NT-proBNP, который выделяется в больших количествах при сильных напряжениях (растяжениях) в клетках миокарда и активно поступает в кровь. Тест на этот белок уже вошел в клиническую практику, но иногда забор крови на анализ может быть травмирующим для пациента — например, если он находится в палате интенсивной терапии и у него большая кровопотеря.
Этот маркер можно определять и при анализе слюны. Но концентрация NT-proBNP в слюне человека в тысячу раз ниже, чем в крови, а значит, для точного измерения его количества нужны высокочувствительные приборы.
Ученые из Национального исследовательского университета "МИЭТ" (Москва) и Института исследований и разработок информационных технологий в биосистемах (Сербия) разработали высокочувствительный сенсор на основе графена — материала, состоящего всего из одного слоя атомов углерода. Графен служил проводником — элементом, который по-разному проводит электрический ток в зависимости от того, есть ли в анализируемом растворе (слюне) белок NT-proBNP. Чтобы сделать сенсор более восприимчивым к белку, авторы присоединили к графену соответствующий рецептор — молекулу, которую можно сравнить с рецепторами в языке, способными распознавать вещества, отвечающие за тот или иной вкус.
В результате при наличии белка NT-proBNP в графеновом проводнике изменялась концентрация электронов, по которой и можно было отследить маркер сердечной недостаточности. Ученым потребовались только два параметра устройства: проводимость и пороговое напряжение. Проводимость — способность веществ проводить ток — связана с наличием в них носителей заряда. Чем выше концентрация белка, тем больше электронов переносил образец. Пороговое напряжение обратно пропорционально концентрации электронов: если количество заряженных частиц увеличивалось, напряжение падало. Таким образом, если эти параметры измерять синхронно, то достоверность анализа повышается.
Исследователи протестировали сенсор на искусственной слюне. По химическому составу она схожа с естественной, но более показательна, поскольку ее свойства легче контролировать. В результате сенсор определил маркер NT-proBNP менее чем за десять минут. Подобные анализы сыворотки крови занимают гораздо больше времени — примерно 45 минут.
По мнению авторов работы, в будущем этот тест можно будет применять в отделениях скорой помощи, когда необходимо быстро определить возможные причины ухудшения состояния человека.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
