Специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета, работавшие в составе научной группы, разработали инновационный электрод. Он позволяет оперативно и результативно измерять концентрацию дофамина и парацетамола в биологических жидкостях организма. Определение этих соединений имеет значение для лечения и диагностики различных заболеваний, включая болезнь Паркинсона. О результатах исследования сообщается в публикации в научном журнале Diamond & Related Materials.
Современная биоаналитика ставит перед собой важную задачу – одновременный мониторинг нескольких биомолекул в режиме реального времени. Дофамин (DA) – ключевой нейромедиатор, дефицит которого может стать причиной болезни Паркинсона, шизофрении и других неврологических заболеваний. Парацетамол (PA, ацетаминофен) – распространенный анальгетик и антипиретик, применяемый как самостоятельно, так и в составе различных лекарственных средств. Превышение допустимой дозы парацетамола приводит к сбоям в работе внутренних органов, особенно печени.
Эти соединения нередко обнаруживаются в организме одновременно, особенно во время лечения лекарственными препаратами. Для точной диагностики важно исследовать каждый из этих элементов по отдельности. Классические способы их раздельного определения связаны со значительными затратами, требуют использования крупногабаритного оборудования, эксплуатация которого под силу лишь специалистам, что ограничивает их применение для проведения быстрых анализов.
В настоящее время применяемые методы изготовления электродов, дополненных наночастицами металлов для повышения их чувствительности, как правило, включают в себя несколько этапов.
Для осуществления этого требуются химические восстановители, связующие компоненты или сложное лабораторное оборудование. Это усложняет и увеличивает стоимость самого процесса разделения веществ, а также часто приводит к ухудшению электрического контакта в композитном материале.
Специалисты из Санкт‑Петербургского государственного университета, Санкт‑Петербургского государственного химико‑фармацевтического университета, Дальневосточного федерального университета и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН разработали инновационный способ производства подобных электродов. Предложенная технология позволяет формировать гибкие электроды, пригодные для высокоточного анализа, за один цикл.
«Для изготовления электрода был применен быстрый и унифицированный метод. Он заключается в следующем: гибкую полимерную пленку (полиимид) помещают в раствор соли золота, после чего на нее воздействует синий лазерный луч. В области воздействия нагрев инициирует одновременное протекание двух реакций: поверхностный слой полимера преобразуется в пористую графеновую структуру, напоминающую «губку», а ионы золота восстанавливаются, в результате чего наночастицы осаждаются непосредственно на формируемую основу. Об этом рассказала профессор кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Алина Маньшина.
Применение данного подхода обеспечивает однородное распределение золота по всей площади пленки и формирует непосредственный электрический контакт между металлом и графеном, что исключает необходимость использования связующих веществ, снижающих электропроводность. Полученные данные свидетельствуют о создании инновационного материала: частицы золота, величиной от 5 до 30 нанометров, равномерно распределены по поверхности, и именно этот способ является ключевым для достижения успеха в разработке. Графеновая структура обеспечивает высокую электропроводность и большую площадь поверхности, а золотые частицы выступают в роли активных каталитических центров, избирательно ускоряющих электрохимическое окисление дофамина и парацетамола.
«Использование подобной архитектуры позволило гибкому электроду одновременно, но независимо регистрировать оба вещества. Ученым удалось добиться высокой чувствительности, поскольку детектор фиксирует целевые молекулы даже в очень низких концентрациях, составляющих наномоли на литр (нМ). Разработанный сенсор продемонстрировал высокую эффективность при анализе реальных биологических образцов, таких как человеческая слюна и моча, содержащие незначительные количества дофамина и парацетамола, — подчеркнул аспирант кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Александр Вавилов.
Для проведения исследования была задействована инфраструктура ресурсных центров Научного парка СПбГУ — уникального центра совместного использования, принадлежащего Санкт‑Петербургскому государственному университету.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ