Биосенсоры для самых маленьких
Микросенсоры оценивают здоровье по кислотности крови
Ученые из НИИ биологии Иркутского государственного университета совместно с коллегами из Финляндии и Сингапура создали микросенсоры, которые начинают флуоресцировать при изменении кислотности крови, и по спектру их свечения можно поставить точный диагноз.
Исследовательские группы Максима Тимофеева (Иркутск), Игоря Меглинского (Университет Оулу, Финляндия) и Антона Садового (Сингапур) создали имплантируемые микросенсоры в виде полупроницаемых микроскопических капсул, наполненных специальных красителем. При повышении кислотности крови (pH), появлении в ней определенных ионов, метаболитов и гормонов они начинали светиться. Сенсоры сконструированы так, что их можно вводить даже в организм очень маленьких лабораторных животных.
Биологи экспериментально проверили свою разработку. Они ввели в организм рыбок данио-рерио капсулы с флуоресцентным красителем. Его чувствительные микрочастицы попали в кровоток животных и разнеслись по всей кровеносной системе. Затем ученые поместили рыб под флуоресцентный микроскоп со спектрометром. С их помощью они снимали спектры флуоресценции микросенсоров в капиллярах рыбок, после чего переводили их в значения кислотности.
Кислотность крови – очень важный показатель, который может рассказать про общее состояние организма. Например, у рыб при нормальном физиологическом состоянии pH колеблется в районе 7,7−7,8 (нейтральное значение pH равно семи, то есть pH крови рыб слабощелочной). Изменение кислотности говорит о наличии проблем со здоровьем. Так, при гипоксии (недостатке кислорода) в крови накапливается углекислый газ, что снижает показатель pH.
Новые сенсоры позволили отследить, как изменяется показатель кислотности крови в организме рыб. При нормальном состоянии данио-рерио сенсоры фиксировали pH в районе 7,3−7,5 – такие сравнительно небольшие отклонения от среднего нормальны для этого вида рыб. Однако если подопытные рыбки впадали в кому, то показатель pH снижался до значений около 6,8−7,0.
Изучая небольших животных, к которым относятся развивающиеся эмбрионы рыб, можно узнать о разнообразных нарушениях в работе организма позвоночных (в том числе человека), а также токсичности новых химических соединений, например медикаментов и косметических средств. Подобные исследования, однако, требуют проведения огромного количества биологических анализов. Поэтому простой, дешевый и широко применяемый метод, который бы позволил отслеживать физиологические параметры, сейчас крайне востребован.
Российские ученые подчеркивают, что это только первый шаг в разработке подобного рода микросенсоров. Необходимо от маленьких, почти прозрачных лабораторных животных двигаться к сельскохозяйственным породам и в дальнейшем – к человеку.
Статья с описанием разработки опубликована в журнале PLOS ONE.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru