Глюкозные биосенсоры адаптировали к работе в межклеточной жидкости и крови больных диабетом
Ученые МГУ имени М. В. Ломоносова адаптировали высокочувствительные глюкозные биосенсоры к работе в межклеточной жидкости и крови больных диабетом. Эксперименты на крысах подтвердили, что новый датчик отслеживает сахар в межклеточной жидкости в реальном времени, что открывает путь к созданию более надежных систем для контроля состояния больных диабетом. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-73-10015).
Диабет — заболевание, при котором организм не может регулировать уровень сахара в крови. Без постоянного контроля глюкоза может повышаться или снижаться до опасных значений, что грозит повреждением органов и даже комой. Современные имплантируемые сенсоры работают на основе фермента глюкозооксидазы, который окисляет глюкозу кислородом с образованием перекиси водорода. Однако в тканях и межклеточной жидкости, где кислорода мало, такие датчики теряют точность и чувствительность, особенно при высоких концентрациях сахара.
Исследователи разработали новый биосенсор на основе глюкозооксидазы и берлинской лазури, уменьшив количество фермента на сенсоре в 10–20 раз. Этот шаг позволил сенсору «уравновесить» химические процессы и точно определять концентрацию глюкозы даже при низком уровне кислорода. Эксперименты показали, что сигнал остается точным вплоть до очень высоких концентраций — 5,4 грамма на литр, что полностью покрывает все возможные уровни сахара у человека. Уменьшение фермента снизило чувствительность сенсора и, чтобы компенсировать это, ученые применили импульсный режим работы. Так, в течение 15 секунд сенсор «накапливал» продукт реакции — перекись водорода, — а затем за доли секунды снимал усиленный сигнал. Такой подход повысил чувствительность системы в 100 раз, сохранив при этом точность измерений.
Эффективность новой технологии проверили на лабораторных крысах в Федеральном медицинском биофизическом центре имени А.И. Бурназяна ФМБА России. Сенсор, имплантированный под кожу, успешно отслеживал колебания уровня глюкозы в реальном времени. После учета физиологической задержки между кровью и межклеточной жидкостью — около 20 минут — данные полностью совпали с измерениями в крови.
«Сочетание высокоактивных катализаторов с прогрессивным электрохимическим режимом позволило существенно продвинуться на пути создания отечественного малоинвазивного биосенсора на глюкозу. Но есть и нерешенные задачи. В дальнейшем мы планируем уделить особое внимание проблеме операционной стабильности сенсорных покрытий», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Комкова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории электрохимических методов МГУ имени M.В. Ломоносова
Результаты опубликованы в журнале Analytical Chemistry.
Источник: «Коммерсант. Наука»