Химики СПбГУ в составе научного коллектива создали новый тип электрода, способный быстро и эффективно определять концентрации дофамина и парацетамола в организме человека. Детектирование этих веществ важно для терапии и диагностики ряда заболеваний, таких как болезнь Паркинсона. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Diamond & Related Materials.
Одновременный мониторинг нескольких биомолекул в реальном времени является одной из ключевых задач современной биоаналитики. Дофамин (DA) — важнейший нейромедиатор, нарушения концентрации которого вызывают болезнь Паркинсона, шизофрению и другие неврологические расстройства. Парацетамол (PA, ацетаминофен) — широко распространенный анальгетик и антипиретик, используемый самостоятельно и в составе многих лекарственных препаратов. Его передозировка приводит к нарушению работы внутренних органов, в частности печени.
Эти вещества часто присутствуют в организме одновременно — например, при медикаментозной терапии. Для правильной диагностики эти два элемента необходимо изучать отдельно. Традиционные методы их раздельного детектирования дороги, требуют громоздкого оборудования, управлять которым может только квалифицированный персонал, что делает эти методы малопригодными для экспресс‑анализа.
Используемые в настоящий момент способы создания электродов, модифицированных наночастицами металлов для улучшения чувствительности, обычно состоят из нескольких стадий.
Это предполагает использование химических восстановителей, связующих агентов или сложного лабораторного оборудования. Из‑за этого сам процесс разделения веществ становится сложнее и дороже, кроме того, нередко электрический контакт в композитном материале ухудшается.
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета, Санкт‑Петербургского государственного химико‑фармацевтического университета, Дальневосточного федерального университета и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН предложили принципиально новый метод изготовления таких электродов. Разработка позволяет в один этап создавать гибкие электроды, подходящие для проведения высокоточного анализа.
«Мы использовали единый и быстрый процесс для создания электрода. Это работает следующим образом: гибкая полимерная пленка (полиимид) погружается в раствор соли золота, а затем на нее направляется луч синего лазера. В зоне воздействия нагрев одновременно запускает две реакции: превращает поверхностный слой полимера в пористую графеновую „губку“ и восстанавливает ионы золота, осаждая образовавшиеся наночастицы прямо на формирующуюся матрицу», — пояснила профессор кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Алина Маньшина.
Такой метод гарантирует равномерное распределение золота по всей поверхности пленки и создает прямой электрический контакт между металлом и графеном, что позволяет обойтись без связующих добавок, ухудшающих проводимость. Исследования подтвердили формирование уникального материала: частицы золота размером 5−30 нанометров равномерно покрывают поверхность, и именно такая методика приводит к успеху разработки. Графеновая основа обеспечивает высокую проводимость и площадь поверхности, а золотые компоненты служат активными каталитическими центрами, избирательно ускоряющими электрохимическое окисление дофамина и парацетамола.
«Благодаря такой архитектуре гибкий электрод смог одновременно, но независимо детектировать оба вещества. При этом ученым удалось достичь высокой чувствительности: детектор фиксирует целевые молекулы в сверхнизких концентрациях порядка наномолей на литр (нМ). Разработанный сенсор также показал высокую эффективность и при исследовании реальных биологических образцов — человеческой слюны и мочи, содержащих следовые количества дофамина и парацетамола», — отметил аспирант кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Александр Вавилов.
Исследование проводилось с использованием инфраструктуры ресурсных центров Научного парка СПбГУ — уникального центра коллективного пользования Санкт‑Петербургского государственного университета.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: dookdui / ru.123rf.com
