При респираторных заболеваниях в медучреждениях обычно проводят анализы на вирусы, используя тесты на антитела или ПЦР. Однако такие методы требуют от нескольких часов до нескольких суток для получения результата.
В пресс-службе РНФ отметили, что альтернативным решением могут стать органические полевые транзисторы с электрическим затвором — биосенсоры в форме пластинок, способные выявлять вирусы, белки и гормоны в таких жидкостях, как кровь, слюна, пот и спинномозговая жидкость. Основной недостаток таких устройств — высокая стоимость и одноразовое использование.
Научная группа из Института синтетических полимерных материалов имени Н.С. Ениколопова РАН предложила способ сделать эти сенсоры многоразовыми. Они оснастили устройство сменной дешевой мембраной, покрытой аптамерами — короткими цепочками ДНК, которые могут специфически связываться с вирусными частицами и другими компонентами биологических жидкостей.
Для тестирования новой технологии мембрану с аптамерами погружали в растворы с различной концентрацией вируса гриппа А — частого возбудителя ОРВИ. Аптамеры связывались с вирусами, изменяя свою структуру. Затем мембрану устанавливали на биосенсор, и возникшее изменение электрического тока указывало на присутствие вируса.
Устройство способно обнаружить вирус при концентрации от 80 тысяч частиц на миллилитр — это в 10 тысяч раз чувствительнее, чем классические анализы на антитела, но уступает ПЦР по чувствительности в 10-100 раз. При этом время анализа составляет всего 20 минут, что делает технологию удобной для оперативной диагностики.
Несмотря на чуть меньшую чувствительность по сравнению с ПЦР, сенсоры на основе аптамеров обладают высоким потенциалом для экспресс-оценки состояния пациента, особенно в полевых условиях. Устройство можно использовать многократно, заменяя лишь недорогую мембрану.
Разработка позволит упростить создание универсальных сенсоров, которые можно применять в скорой помощи, поликлиниках и больницах. Эти компактные и быстрые устройства смогут выявлять широкий спектр вирусов. Также конструкция пригодна для создания мультисенсоров, способных определять сразу несколько возбудителей, отметила старший научный сотрудник института Елена Пойманова.
Теперь исследователи планируют дополнить сенсоры различными элементами, распознающими другие биомаркеры, чтобы расширить круг обнаруживаемых вирусов. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ, а ее результаты опубликованы в Journal of Materials Chemistry. В проекте участвовали также специалисты МГУ, Объединенного института ядерных исследований и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины ФМБА России.
☆∘☆∘☆