Российские учёные из ИОФ РАН и МФТИ разработали биосенсорную тест-систему, основанную на применении магнитных наночастиц.

С помощью такой технологии можно точно измерить концентрацию нужных белковых молекул, так называемых маркеров, в различных образцах, включая непрозрачные или сильно окрашенные жидкости, например, кровь.

В новом методе применяется тот же принцип, на котором основаны современные тесты на беременность. Анализ проводится с помощью небольшой тест-полоски из пористого материала с двумя реакционными линиями.

Отметим, что экспресс-тесты анализа крови уже существуют в мире. Но российские учёные начали использовать иммунохроматографический формат с применением магнитных частиц вместо традиционных оптических меток. Кроме того, для считывания результатов они использовали уникальный прибор, разработанный в ИОФ РАН. Это устройство демонстрирует беспрецедентную чувствительность и точность при подсчёте количества «прореагировавших» с маркерами наночастиц.

«Традиционные лабораторные количественные методы анализа крови характеризуются длительным временем получения результата – от нескольких часов до дней. Кроме того, они обязательно должны проводиться квалифицированным персоналом. Именно такой анализ чаще всего нам проводят в поликлиниках», – сообщил «Вести.Наука» ведущий автор исследования Алексей Орлов, сотрудник ИОФ РАН, выпускник МФТИ.

Он отмечает, что существуют методы, позволяющие получить результат гораздо быстрее, например, аналоги теста на беременность с применением оптических меток. «Однако такие подходы обычно дают только качественную оценку в терминах «да», «нет». А очень часто этого недостаточно, потому что надо знать, сколько именно того или иного маркера в образце», — объясняет Орлов.

Кроме того, по словам разработчиков, такие экспресс-тесты в настоящее время практически неприменимы для достоверного анализа крови. Это связано с тем, что визуальная или другая оптическая регистрация в таких непрозрачных жидкостях, как кровь, существенно затруднена.

«Именно сочетание экспресс-формата с методом регистрации магнитных наночастиц позволило разработать подход, сохраняющий достоинства удобных и быстрых иммунохроматографических тестов и, при этом, являющийся количественным, точным и достоверным. По аналитическим характеристикам он не уступает долгим лабораторным подходам, а занимает всего 20-30 минут и не требует от пользователя специальных навыков», — говорит Орлов.

Поясним, как работает новый метод анализа. На одну сторону полоски наносится ка­пля исследуемой жидкости. Она распространяется по полоске за счёт кап­иллярного эффекта. В теле полоски расположены магнитные­ частицы, которые «скреплены» с анти­телами к анализируемому белку (антитела, напомним, очень избирательно, словно якоря, цепляются к нужным белкам). В процессе движения жидкости по тест-полоске белок, который хотят найти медики, связывается с подходящими ему антителами и, соответственно, частицами. Далее поток жидкости попадает на две линии — тестовую и контр­ольную.

Тестовая линия содержит антитела, ­которые задерживают белок и­ заодно те магнитные метки, которые с ним соединились. Контрольная линия срабатывает в ­том случае, если тест-полоска пригодна к­ использованию.

На этом сходство с тестом на беременность заканчивается. В случае с «классическим» тестом на беременность результатом может быть либо «да», либо «нет». А новый тест от российских разработчиков позволяет не только выявить наличие белка с высокой чувствительностью, но и точно определить его концентрацию. Количество молекул белка в анализируемом образце соответствует количеству магнитных наночастиц, которые были перетянуты в зону тестовой дорожки (здесь их подсчётом занимается прибор ИОФ РАН).

Работу новой системы протестировали, измерив содержание в крови простат-специфического антигена (ПСА) – одного из наиболее массово контролируемых маркеров при диспансеризации мужчин, который может свидетельствовать о развитии у пациента рака предстательной железы. Прибор выявил концентрацию в 0,025 нанограмма на миллилитр (при норме до 4 нанограммов). Такая чувствительность определения ПСА достаточна, чтобы понять, не начался ли рецидив после удаления опухоли.

Сверив полученные новым методом результаты с «золотым стандартом» для определения ПСА — иммуноферментным анализом, учёные убедились в эффективности нового метода.

Исследователи особо отмечают, что проведение теста занимает не так много времени (около получаса), не требует специально обученного персонала, легко может проводиться даже в полевых условиях.

Учёные надеются, что в скором времени их тест-полоска для анализа крови будет выпускаться серийно. Впрочем, разработчики пока не называют конкретные сроки. При этом они подчеркивают, что их тест-система может применяться не только для диагностики болезней. Биосенсор позволит также проводить анализы на безопасность пищевых продуктов и лекарств.

Результаты работы были опубликованы в научном журнале Biosensors and Bioelectronics.

вести

См. также: