Исследователи Сколтеха разработали прототип датчика на основе флуоресценции для непрерывного определения концентрации кортизола в режиме реального времени, который может помочь контролировать различные состояния здоровья. Статья опубликована в журнале Talanta.
Кортизол, стероидный гормон, широко известный как "гормон стресса," играет важную роль в регулировании ряда физиологических процессов от уровня глюкозы до артериального давления и воспаления. Пониженный или повышенный уровень кортизола связан с различными заболеваниями и симптомами, но точный и надежный непрерывный мониторинг кортизола in vivo пока недоступен. Существующие лабораторные методы, такие как твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА), несмотря на их надежность, не могут быть адаптированы для мониторинга в реальном времени из-за требований к подготовке образцов.
"Прежде всего, любой мониторинг аналитов in vivo представляет собой проблему. Во-вторых, кортизол – относительно небольшая молекула. Наконец, всегда разрушительно брать анализ крови у мышей / крыс или людей. Причина проста: любые тесты такого рода вызывают стресс и повышают концентрацию кортизола, что делает тест неубедительным. Цель состоит в том, чтобы разработать имплантируемый датчик кортизола, который работал бы в режиме реального времени в потоке крови," Владимир Драчев из Сколтеха и Университета Северного Техаса, соавтор статьи, объясняет:.
Драчев и его коллеги из Сколтеха из CDMM создали прототип иммуносенсора для мониторинга кортизола с использованием наночастиц золота. Свободный кортизол в образце замещает флуоресцентно меченные комплексы кортизола и бычьего сывороточного альбумина (БСА), которые прикреплены к моноклональным антителам к кортизолу и нанесены на наноразмерное золото "острова" на датчике. Флуоресценцию можно измерить как сигнал концентрации кортизола в образце. Работа выполняется совместно с группой биологов Сколтеха под руководством Юрия Котелевцева.
В тестах in vitro новый датчик показал самый низкий уровень обнаружения кортизола – 0.02 микрограмма на миллилитр, что сопоставимо с нормальным уровнем в плазме крови человека. Обратимый ответ был также продемонстрирован in vitro. Команда надеется, что их подход может привести к разработке имплантируемого датчика для непрерывного мониторинга концентрации кортизола в режиме реального времени. Такой имплантируемый датчик будет выглядеть как оптическое волокно с капиллярной ячейкой на конце, закрытой полупроницаемой мембраной, помещенной в тонкую иглу. Эта игла будет иметь несколько внутренних слоев и будет подключена к портативному спектрометру через оптоволокно.
"Нам необходимо разработать имплантируемый датчик, отделенный от биологической жидкости (крови, слюны, интерстициальной жидкости) полупроницаемой мембраной. Такие устройства, например, для измерения глюкозы, уже существуют. Однако есть еще большие проблемы," Драчев говорит.