Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета создали методику точного определения в крови неоптерина – ключевого показателя иммунной системы – с применением нанотехнологий и лазерного излучения. О результатах этой работы сообщается в научной публикации Спектрохимические акты. Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия .
Неоптерин представляет собой нуклеотид, концентрация которого в крови значительно возрастает при вирусных инфекциях, аутоиммунных и онкологических заболеваниях, отторжении имплантированных органов и тканей, а также при воспалительных реакциях. В нормальных условиях содержание этого вещества в крови незначительно, и из-за присутствия в крови множества других соединений, выявление и точное определение его количества в организме человека является сложной задачей.
Используемые на практике подходы, например, хроматография и масс-спектрометрия, предполагают трудоемкую подготовку проб, что значительно увеличивает время, затрачиваемое на один анализ. В связи с этим, они не характеризуются высокой скоростью, что может быть решающим фактором для определенных пациентов.
Сотрудники лаборатории плазмонно усиленной спектроскопии и биоимиджинга Санкт-Петербургского университета совместно с коллегами из научной группы биофотоники разработали новый, значительно более оперативный и точный способ выявления этого маркера в крови.
«Для анализа неоптерина непосредственно в сыворотке крови мы использовали метод усиленного поверхностью комбинационного рассеяния. Эта технология позволяет молекулам неоптерина проявлять интенсивное свечение под воздействием лазера, что обеспечивает их четкое выделение на фоне других компонентов крови. Благодаря такому подходу одновременно решаются вопросы скорости, удобства и чувствительности анализа, что позволяет оперативно проводить измерения и получать результаты», — пояснила доцент кафедры физической химии СПбГУ Елена Соловьева.
Наночастицы золота были получены методом синтеза и объединены в агрегаты с использованием соляной кислоты. Благодаря близости расположенных частиц, в межпространственных зонах формируется электромагнитное поле, значительно более мощное, чем у отдельной частицы. При попадании целевой молекулы в эти зоны происходит усиление ее оптического сигнала на несколько миллионов.
Разработчики также определили особые спектральные характеристики, которые позволяют точно различать неоптерин от других веществ, включая аминокислоты и белки, присутствующие в крови в значительном количестве. Чтобы обеспечить точность и стабильность результатов анализа, исследователи из СПбГУ использовали метод внутреннего контроля. При его реализации при обработке данных учитывается не сам сигнал от неоптерина, а его соотношение к стабильному сигналу от белков сыворотки. Это позволяет компенсировать изменения локальных условий, таких как концентрация частиц или мощность лазера, и, следовательно, точно определять концентрацию неоптерина. Эффективность разработанной методики была подтверждена в ходе лабораторных испытаний.
Новая методика, разработанная специалистами Санкт-Петербургского университета, позволяет выявлять наномолярные концентрации веществ и с высокой точностью определять неоптерин на фоне других элементов крови. Для проведения анализа образец сыворотки крови смешивают с готовыми золотыми наночастицами и кислотой, что позволяет получить результат всего за несколько минут. По словам авторов разработки, её можно применить для оценки степени тяжести вирусных инфекций, контроля эффективности лечения при аутоиммунных заболеваниях, а также для наблюдения за состоянием пациентов после пересадки, поскольку анализируемая молекула служит индикатором сопутствующих заболеваний.
Работа была выполнена на площадках ресурсных центров Научного парка СПбГУ: «Методы оптического и лазерного исследования вещества», «Геомодель» и «Физические методы исследования поверхности».
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ