Цивилизация
Российские ученые впервые создали и апробировали ДНК-сенсоры, в составе которых — краситель акридиновый желтый. Он особым образом взаимодействует с молекулами ДНК, а также проявляет способность к агрегации. Это и увеличение поверхности сенсора с помощью сажи обеспечило высокую чувствительность к небольшим и обычно трудно определяемым антибиотикам, даже если их концентрация очень мала. Кроме того, на работу устройства не влияют часто мешающие стабилизаторы лекарственных форм и белки пациента. Результаты работы, выполненной при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors.
Принцип работы очень перспективных в аналитике ДНК-сенсоров основан на том, что некоторые молекулы (которые и определяют с их помощью) могут связываться с ДНК и даже разрушать ее. Часто речь идет об антибиотиках и цитостатиках, применяемых в терапии рака: они повреждают ДНК опухолевых клеток и запускают их гибель. При этом они также влияют на здоровые ткани и, если их количество в организме пациента слишком велико, могут быть опасны. Поэтому очень важно уметь их отслеживать с высокой точностью.
ДНК-сенсор состоит из проводящей подложки-электрода, на которую нанесены особые вещества — модификаторы — и ДНК. Последние вступают в реакции с веществами в окружающем сенсор растворе, и в результате меняются окислительно-восстановительные свойства модификатора. Приборы фиксируют этот сигнал, и по нему можно понять, что с ДНК начинает взаимодействовать некое вещество из пробы.
«Когда мы определяем крупные молекулы вроде белков, сигнал будет высоким, но порой приходится работать и с низкомолекулярными соединениями, которые незначительно влияют на свойства системы. В таких случаях приходится усложнять как протокол создания ДНК-сенсора, так и протокол измерения», — рассказывает Татьяна Куликова, кандидат химических наук, сотрудник лаборатории биоэлектрических и биосенсорных исследований Казанского федерального университета.
Сотрудники Казанского федерального университета (Казань) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) создали уникальный ДНК-сенсор. Они нанесли на стеклоуглеродный электрод углеродную чернь («сажу»), что позволило увеличить площадь активной поверхности, а поверх — краситель акридиновый желтый и ДНК.
Получившуюся систему исследователи апробировали при выявлении в водных растворах антибиотика доксорубицина. Сенсор оказался очень чувствительным и позволил определить наномолярные количества препарата, и ему не помешали добавленные в смесь белки плазмы и стабилизаторы лекарственных форм. Как предполагают авторы, не последнюю роль в точности теста сыграло то, что молекулы акридинового желтого образовывали агрегаты.
«Мы впервые использовали этот краситель в составе ДНК-сенсора, и было важно продемонстрировать сам факт его работы в качестве модификатора поверхности. Это позволило определять очень малые концентрации доксорубицина, но при этом не требовало сложной процедуры модификации сенсора. Система многообещающая, и в рамках проекта мы продолжим ее улучшать», — подводит итог руководитель проекта РНФ Анна Порфирьева, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии Казанского федерального университета.