Ученые МФТИ совместно с коллегами из Сколтеха и ИМПБ РАН разработали компактные пробоотборники для сбора биологических образцов и их последующего масс-спектрометрического анализа. Подобные пробоотборники можно успешно использовать даже на космической станции. Результаты опубликованы в журнале Acta Astronautica.

Зонд-пробоотборник. Иллюстрация из публикации в журнале Molecules

Зонд-пробоотборник. Иллюстрация из публикации в журнале Molecules

 

Практически у каждого из нас когда-либо брали мазок из носоглотки для анализов с помощью ватной палочки, по-научному - пробоотборника. Используемые сегодня пробоотборники биологических образцов требуют специальных условий хранения: в зависимости от того, что затем будут анализировать, требуется или низкая температура, или повышенная влажность, время хранения образца может составлять всего несколько часов. Это существенно ограничивает возможности для сбора биоматериалов в полевых условиях или, например, в космосе.

Для поиска возможной замены ученые исследовали пробоотборники из пористого материала. Оказалось, что материал, который сейчас используется для изготовления стержней фломастеров, может быть удобным и эффективным зондом. С его помощью гораздо легче получается собирать образцы биологических жидкостей с поверхности кожи (соскобы), слизистых, а также с поверхностей ран и других повреждений. Он меньше весит и не требует холодильников, поддержания постоянных температур, давления и влажности, а срок сохранности биологических проб на нем выше. 

«Для максимально широкого использования пробоотборник должен быть легким, удобным и небольшим. Он сразу, без дополнительной подготовки, должен подключаться к масс-спектрометру для получения сигнала молекул, которые удалось собрать. В ходе ряда тестов мы пришли к выводу, что  для этой задачи наиболее подходят сферические жесткие пробоотборники из пористого волокнистого полипропилена, который, с одной стороны, хорошо впитывает различные соединения, но, с другой стороны, сохраняет свою форму при отборе, транспортировке и хранении, что в свою очередь повышает стабильность электрораспыления и увеличивает чувствительность, а значит, и точность анализа», — рассказал руководитель исследования Игорь Попов, заведующий лабораторией молекулярной медицинской диагностики МФТИ.

Пробоотборник представляет собой стержень из очищенных и прессованных полимерных волокон (полипропилена низкой плотности). Данный материал упрощает условия хранения - высушенные биологические образцы, собранные на него, могут храниться при комнатной температуре и выдерживать скачки температуры и давления. Жесткость и сферическая форма зондов позволяют не только собирать мазки без дополнительных инструментов, но и делают чувствительность анализа выше. За счет этого стало возможным расширить круг анализируемых молекул, в первую очередь так называемых small molecules — лекарств и метаболитов, представляющих большой интерес для изучения работы лекарств в космосе. Кроме того, полипропиленовый пробоотборник можно сразу, без дополнительной подготовки, использовать в масс-спектрометрическом анализе, что сильно упрощает процесс исследования биоматериала.

Масс-спектрометрия в последнее время стала одним из наиболее значимых инструментов для биомедицинских анализов. Скрининг биомаркеров, интраоперационный мониторинг, токсикология, неотложная и судебная медицина,  пищевая промышленность и сельское хозяйство могут значительно выиграть от активного развития метода. В этих областях жизненно важны простые процедуры отбора проб без дополнительной предварительной обработки. Все это вместе делает исследование чрезвычайно востребованным.

«У нашей разработки очень широкий спектр применения — от космоса до приемного покоя больницы. Основная идея нашего проекта — разработать простой способ сбора биологических образцов, при этом наша технология позволяет просто обмакнуть пробоотборник в жидкость, а при необходимости достаточно провести по поверхности», — рассказал Станислав Пеков, доцент департамента молекулярной и биологической физики МФТИ, научный сотрудник лаборатории Сколтеха.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ