Ученые из Казани разработали сенсор, позволяющий быстро измерить уровень аминокислоты L-цистеина в крови. Это вещество служит строительным блоком для сборки белков, а снижение его количества в организме может приводить к развитию серьезных заболеваний, например диабета или болезней Альцгеймера и Паркинсона. В основе прибора лежит электрод, покрытый тонкой пленкой ионной жидкости, окисленная форма которой реагирует с L-цистеином и меняет сигнал сенсора, выступая таким образом в роли «датчика» присутствия этой аминокислоты в крови человека. В дальнейшем устройство сможет в полевых условиях измерять количество L-цистеина в крови по аналогии с глюкометром, который используют для самостоятельного определения уровня сахара в крови.
Принцип работы сенсора схож с электрокардиограммой: прибор регистрирует пики протекающего через него тока, по высоте которых можно определить количество L-цистеина в исследуемом образце.
Чтобы протестировать датчик, специалисты приготовили образцы искусственной крови, в которые добавили разное количество L-цистеина. Покрытый пленкой ионной жидкости электрод погружали в раствор и подавали на него напряжение. Электрохимический анализатор, подключенный к электроду, показывал пики окисления. Чем больше L-цистеина было в образце, тем сильнее снижался пик ионной жидкости.
«Наш сенсор просто собрать в лаборатории и в полевых условиях, а все материалы для него достаточно дешевы. С использованием одноразовых электродов, изготовленных с помощью трафаретной печати, предложенный метод можно масштабировать и применять вне медицинских учреждений», — сказал основной исполнитель проекта и научный сотрудник Химического института имени А.М. Бутлерова Казанского федерального университета Юрий Кузин.
Также ученые доказали, что сенсор пригоден к использованию в присутствии молекул, схожих с L-цистеином по структуре и свойствам, и отметили, что в дальнейшем планируют создать сенсоры на основе других чувствительных соединений, чтобы расширить круг воспринимаемых прибором органических веществ.
В современной медицине для определения уровня L-цистеина в крови используют жидкостную хроматографию — метод, при котором все компоненты крови разделяют под высоким давлением. Однако такой подход требует много времени, квалифицированного персонала и условий стационарной лаборатории. Кроме того, прибор для хроматографии имеет высокую стоимость.