Преимущества сенсорного прибора для измерения холестерина

Новая технология дешевле, эффективнее и быстрее, чем традиционные аналоги.

Исследователи Уральского федерального университета (УрФУ) создали принципиально новый сенсорный прибор для измерения уровня холестерина в крови. В системе не используются белковые соединения, а именно ферменты. Их заменили химики хлоридом меди, неорганическим аналогом. Это позволило сделать измерители холестерина более доступными и повысить скорость, удобство и доступность анализа крови. Результаты исследования были недавно опубликованы в Журнале электроаналитической химии.

Микрожидкостный чип, в который интегрированы все элементы системы, напечатан на 3D-принтере. Фото: Родион Нарудинов / УрФУ.

«Определение холестерина в настоящее время проводится с помощью колориметрии, хроматографии и ферментов. Однако в этих методах используются либо крайне агрессивные реагенты, либо сложное и дорогое оборудование, либо — в качестве распознающих и чувствительных элементов, определяющих уровень холестерина, — ферменты — биологические молекулы, выделяемые из живых организмов. Например, фермент холестериноксидаза вырабатывается некоторыми видами бактерий».

Он продолжает: «Кроме того, ферменты — это природные полимеры, белки, поэтому они склонны к денатурации и требуют определенных условий хранения, температурного и кислотного режимов. Мы решили подобрать небиологический аналог этого фермента, чтобы сделать процесс анализа холестерина дешевле, проще и быстрее. Один из самых доступных вариантов — хлорид меди, который, как мы впервые обнаружили, обладает высокой чувствительностью к холестерину», — объясняет доцент кафедры аналитической химии УрФУ Андрей Охохонин.

По словам Андрея Охохонина (на фото), чипы печатаются сразу в лаборатории. Фото: Родион Нарудинов / УрФУ

Принцип действия

Новая технология требует лишь небольшого количества крови для определения уровня холестерина. Кровь помещают в анализатор, содержащий раствор хлорида меди в ацетонитриле. Этот чип включает в себя электрод, соединенный с вольтамперометрическим анализатором, который выдает результаты анализа.

Способность нового чипа анализировать уровень холестерина также имеет то преимущество, что включает магнитные наночастицы с полимерами с молекулярными отпечатками, которые избирательно поглощают холестерин, отфильтровывая другие вещества крови, важные для состава крови.

«Молекулярные импринтированные полимеры необходимы для эффективного отделения холестерина от других веществ в крови. Перепробовав несколько вариантов, мы выбрали диметакрилат этиленгликоля в качестве сшивающего агента и винилпиридин в качестве функционального мономера. Полимер, синтезированный на поверхности магнитных наночастиц, эффективно сорбирует холестерин, поэтому можно говорить о высокой селективности анализа, так как никакие другие вещества не мешают», — подчеркивает Андрей Охохонин.

Процесс производства устройства

Микрожидкостный чип, в который интегрированы все элементы системы, печатается на 3D-принтере, что также облегчает процесс производства устройства, делая его быстрее. Ученые отмечают, что первое испытание они провели не на биологических образцах, а на модельных растворах, имитирующих сыворотку крови. Следующий этап работы исследователей — тестирование системы на реальных образцах крови.

Ученые уже несколько лет ведут исследования по разработке безферментных сенсоров для определения количества биологически важных веществ, таких как глюкоза, мочевина, креатинин и др.

Холестерин

• Общий холестерин, содержащийся в организме в пределах нормы, является важным веществом, без которого невозможно правильное функционирование организма. В определенном количестве его можно найти во всех жидкостях и тканях организма.
• Холестерин является обязательным компонентом клеточных мембран, он отвечает за упорядоченность, компактность и стабильность липидного биослоя.
• Кроме того, он участвует в регуляции проницаемости клеточных стенок, определяя, какие молекулы могут проникать в клетку, а какие нет.
• Повышенный уровень холестерина в крови является симптомом ряда заболеваний, таких как атеросклероз, наследственные заболевания, хроническая почечная недостаточность, нефроптоз, гипертоническая болезнь, заболевания печени, поджелудочной железы.

Источник

Метки: Наночастицы