Универсальный нанодатчик позволит раннюю диагностику заболеваний.
Нарушение обмена меди в организме может привести к серьезным последствиям, включая рак и болезни Альцгеймера, Вильсона-Коновалова, Менкеса и другие. Раннее выявление патологии и анализ ее прогрессирования возможны благодаря точному определению ионов меди в клетках, а также оценке способности тканей и органов накапливать медьсодержащие соединения.
Стандартные датчики не позволяют проводить процедуры без повреждения клеток организма. Исследователи НИТУ МИСИС нашли решение этой проблемы, разработав универсальный наноразмерный электрохимический сенсор для точного количественного определения меди как в отдельных клетках, так и в 3D-моделях злокачественных образований, реальных опухолях и целых органах.
«Дисбаланс меди может быть как причиной, так и следствием серьезных нарушений в организме. Новый датчик позволяет определять концентрацию ионов металлов быстрее и точнее, чем аналоги. Благодаря размеру наноэлектрода процедура является малоинвазивной и безопасной для живых объектов», — отметил кандидат физико-математических наук Александр Ерофеев, заведующий лабораторией биофизики НИТУ МИСИС.
Сенсор состоит из наноразмерных капилляров — полых трубок из кварца, модифицированных углеродом, золотом и соединением для связывания меди. Его принцип работы основан на электрохимической реакции окисления и восстановления меди, считываемой с помощью циклической вольтамперометрии. Подробности работы опубликованы в научном журнале Analytical Chemistry (Q1).
«Наноэлектрод поможет более точно диагностировать заболевания и проанализировать динамику лечения. Кроме того, с помощью датчика можно косвенно оценить эффективность противоопухолевых, противогрибковых и противомикробных препаратов, содержащих медь», — рассказал инженер научного проекта лаборатории биофизики НИТУ МИСИС Роман Тимошенко.
«Коллектив исследователей Университета МИСИС под руководством заведующего лабораторией биофизики Александра Ерофеева на протяжении многих лет занимается разработкой инновационных технологий для медицины, которые в будущем позволят упростить диагностику и лечение различных наследственных и онкологических заболеваний. Новый высокоточный датчик для измерения уровня меди в организме, разработанный нашими учеными, имеет ряд преимуществ перед существующими аналогами: он более точен, менее инвазивен и обеспечивает более оперативное получение результатов», — сообщила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
В дальнейшем ученые намерены интегрировать датчик в полноценное миниатюрное устройство, предназначенное для длительного мониторинга металлов в живых организмах.