Доцент кафедры аналитической химии УрФУ Андрей Охохонин
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) разработали новое сенсорное устройство для определения уровня холестерина в крови. Система не использует белковые соединения, а именно ферменты. Химики заменили их на неорганический аналог — хлорид меди. Это позволило удешевить процесс создания измерителей холестерина, сделать проверку крови проще, быстрее и доступнее. Результаты исследования представлены в Journal of Electroanalytical Chemistry.
«Определение холестерина в настоящее время осуществляется с помощью колориметрии, хроматографии и ферментов. Однако в этих методах используют либо крайне агрессивные реагенты, либо сложное и дорогостоящее оборудование, либо — в качестве распознающих и чувствительных элементов, определяющих уровень холестерина, — ферменты — биологические молекулы, которые добываются из живых организмов. Например, фермент холестериноксидаза производится некоторыми видами бактерий. Также ферменты являются природными полимерами, белками, следовательно, они склонны к денатурации и требуют определенных условий хранения, соблюдения режимов температуры и кислотности. Мы решили подобрать небиологический аналог этого фермента, чтобы сделать процесс анализа на холестерин дешевле, проще и быстрее. Один из самых доступных вариантов — это хлорид меди, который, как нами было впервые обнаружено, проявляет высокую чувствительность к холестерину», — объясняет доцент кафедры аналитической химии УрФУ Андрей Охохонин.
Для измерения уровня холестерина с помощью нового устройства достаточно небольшого количества крови. Она помещается в анализирующий чип, содержащий раствор хлорида меди в ацетонитриле. В этот чип интегрирован электрод, который подключается к вольтамперометрическому анализатору, выдающему результаты анализа. Достоинство нового чипа, анализирующего уровень холестерина, заключается также в том, что в нем содержатся магнитные наночастицы с полимерами с молекулярными отпечатками, которые избирательно сорбируют холестерин, отсеивая любые другие вещества, характерные для состава крови.
«Полимеры с молекулярными отпечатками необходимы для того, чтобы эффективно отделять холестерин от других веществ, содержащихся в крови. Попробовав несколько вариантов, мы выбрали в качестве сшивающего агента этиленгликольдиметакрилат, а в качестве функционального мономера — винилпиридин. Синтезированный на поверхности магнитных наночастиц полимер эффективно сорбирует холестерин, поэтому мы можем говорить о высокой селективности анализа, так как никакие другие вещества не мешают», — подчеркивает Андрей Охохонин.
Напечатанный чип
Микрофлюидный чип, в который интегрированы все элементы системы, напечатан на 3D-принтере, что также облегчает процесс производства устройства, делает его быстрее. Ученые отмечают, что первую проверку они провели не на биологических образцах, а на модельных растворах, которые имитируют сыворотку крови. Следующий этап работы исследователей — проверка системы на реальных образцах крови.
Исследователи кафедры аналитической химии научно-образовательного и инновационного центра химико-фармацевтических технологий УрФУ под руководством директора центра Алисы Козициной уже несколько лет занимаются исследованиями по разработке бесферментных сенсоров для определения ряда биологически значимых веществ, таких как глюкоза, мочевина, креатинин и других. Работа выполнена при поддержке РНФ (проект №20-13-00142).
Справка
Общий холестерин, содержащийся в организме в пределах нормы, является важным веществом, без которого полноценное функционирование организма невозможно. В определенном количестве он обнаруживается в составе всех тканей и жидкостей организма. Холестерин является обязательным компонентом клеточных мембран, он отвечает за упорядочивание, компактность и устойчивость липидного биослоя. Кроме того, он участвует в регуляции проницаемости клеточных стенок, определяя, какие молекулы могут проникать внутрь клетки, а какие нет.
Повышенный уровень холестерина в крови является симптомом ряда заболеваний, таких как атеросклероз, наследственные заболевания, хроническая почечная недостаточность, нефроптоз, гипертония, болезни печени, заболевания поджелудочной железы.
Автор фото: Родион Нарудинов / УрФУ
Информация и фото предоставлены пресс-службой Уральского федерального университета
