В Московском Политехе разрабатывают новые биочувствительные материалы для диагностики ряда болезней
Московский политехнический университет разрабатывает биочувствительные наноматериалы для быстрого измерения уровня нейромедиаторов в организме человека. Работа ведется при поддержке гранта Российского научного фонда, выделенного по итогам конкурса «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами». О проекте рассказывает информационное агентство «ТАСС».
Нейромедиаторы — химические вещества, через которые нервные клетки передают сигналы друг другу. Их концентрация в организме напрямую связана с развитием ряда тяжелых заболеваний. Низкий уровень дофамина выявляется при болезни Паркинсона, синдроме дефицита внимания и гиперактивности, шизофрении и эпилепсии. Избыток этого нейромедиатора, напротив, коррелирует с сердечной недостаточностью и артериальной гипертензией. Нарушения баланса серотонина связаны с депрессивными расстройствами. При этом оперативно измерить уровень нейромедиаторов вне лаборатории сегодня невозможно: существующие методы — высокоэффективная жидкостная хроматография и иммуноферментный анализ — требуют сложного оборудования и квалифицированного персонала, а результат приходится ждать часами.
«Мы планируем получить материалы, которые будут чувствительны к дофамину, серотонину и другим нейромедиаторам, — рассказывает руководитель научной группы, доцент Иван Комаров. — Возможность быстрого мониторинга позволит получать более глубокие и интегральные знания относительно различных патологий — болезни Паркинсона и Гентингтона, ряда сердечных заболеваний, связанных с нарушением концентрации нейромедиаторов в организме».
В основе разработки — тонкие пленки восстановленного оксида графена, на поверхность которых закрепляются аптамеры: короткие молекулы нуклеиновых кислот, способные с высокой точностью распознавать конкретные молекулы-мишени. Когда аптамер связывается с нейромедиатором, электрические свойства пленки восстановленного оксида графена, на которой закреплены аптамеры, меняются — это изменение и фиксируется как сигнал сенсора. При этом измерение сигнала существенно различается при взаимодействии с молекулой-мишенью относительно других молекул. Такой подход позволяет селективно обнаруживать нейромедиаторы при крайне малых концентрациях, характерных для физиологических жидкостей человека. В перспективе на основе таких материалов планируется создать компактный набор сенсоров, который по принципу работы будет напоминать глюкометр — только вместо уровня сахара он будет показывать концентрацию нейромедиаторов.
Исследование рассчитано на два года. В первый год ученые сосредоточатся на разработке методики формирования равномерных графеновых плёнок на гибкой полимерной подложке и отработают методы локального восстановления оксида графена. Второй год проекта будет посвящен иммобилизации аптамеров, созданию и тестированию сенсоров на отклик к молекулам-мишеням и определение основных параметров сенсоров параметры (минимальная детектируемая концентрация молекулы-мишени, диапазон измеряемых концентраций и т.д.).
Научный задел для проекта был сформирован в рамках гранта Московского Политеха имени П.Л. Капицы, который реализуется по государственной программе стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Поддержка РНФ позволит расширить исследования и перейти к разработке биосенсоров сразу на несколько типов нейромедиаторов. В проекте участвуют доцент Алексей Щегольков, заведующая кафедрой химической биотехнологии Нина Мясищева и студентка четвертого курса Камилла Раянова.
