Станет ли возможным выявление аутизма при рождении? В расположенном в Варшаве Институте физической химии придумали сенсор, который может сделать это реальностью. Главный компонент нового устройства – полимерный слой с тщательно разработанной структурой. Он работает по принципу сачка, улавливая молекулы окситоцина – «гормона любви», считающегося одним из биомаркеров аутизма. Описание работы нового устройства опубликовано в авторитетном научном журнале Biosensors and Bioelectronics.
В медицине время от времени случаются прорывы, которые приводят к качественному улучшению здоровья людей. В XX веке такими событиями стали, например, получение антибиотиков и распространение вакцинации. Сегодня все чаще говорят, что следующая революция такого масштаба произойдет благодаря новым диагностическим устройствам – чувствительным, точным, быстрым, легким и дешевым. Такие инструменты смогут выявлять болезни на ранних стадиях, чем способствуют повышению эффективности лечения. Ключевым элементом здесь должны стать сенсоры, способные реагировать даже на незначительное присутствие маркеров заболевания.
«В созданных нашей командой устройствах эту функцию выполняют тщательно продуманные и настолько же тщательно изготовленные полимерные слои. Идея простая: для распознавания каждого соединения мы попытались построить полимерный слой с пустотами – «молекулярным вакуумом». Эти пустоты максимально соответствуют по форме, физическим и химическим свойствам молекулам соединений, наличие которых должен выявить сенсор», – объясняет профессор Влодзимеж Кутнер.
«Штамповка» форм в полимерной матрице – техника, называемая молекулярной печатью. Функциональные мономеры вводятся в раствор, содержащий молекулы, которые надо выявить. Они присоединяются к характерным местам молекул для «печати». Затем вводится сшивающий мономер, который быстро соединяется с функциональными. Распознающий слой формируется после полимеризации сшивающего мономера, а затем из образовавшейся структуры просто вымываются молекулы искомого соединения. Команда профессора Кутнера уже разработала много полимерных слоев, реагирующих на низкое содержание меламина, никотина, альбумина и неоптерина (один из биомаркеров рака). Теперь к этому списку присоединился окситоцин.
«Но одно дело – «поймать» полимерным слоем его молекулы, а другое – прочитать информацию, – отмечает участник исследовательской команды Зофия Искиерко. – Для нас сигналом наличия окситоцина в распознающем слое является изменение электрической емкости. Поэтому мы наносим эти слои на небольшие электроды и вставляем их в трубку, через которую проходит кровяной раствор. Молекулы окситоцина «тонут» в пустотах полимерного слоя, тем самым изменяя электрическую емкость системы измерения».
При экспериментальных тестах выяснилось, что новые сенсоры реагируют на присутствие окситоцина, даже находясь в окружении молекул с похожей структурой. Сейчас команда профессора Кутнера работает над повышением чувствительности сенсора. Ученые ставят перед собой цель, чтобы одной капли крови хватало для разнообразных диагностических тестов. Ведь одних только изменений содержания окситоцина недостаточно для определения склонности человека к аутизму. «Наш химический сенсор окситоцина всего лишь первый шаг в создании более совершенного устройства для диагностики», – говорит руководитель проекта Пиюш Шарма.
Антон Собченко
