Аспирант IPC Анна Целебанска (Anna Celebańska) – разработчик электродов для выявления в организме дефицита нейромедиатора дофамина. Покрытые углеродными наночастицами, нанесенными на силикатные сферы, такие электроды позволяют определять дефицит дофамина даже в присутствии в растворе примесей и могут быть использованы для диагностикиболезни Паркинсона и других нервных заболеваний. (Фото: IPC PAS, Grzegorz Krzyżewski)
Одним из факторов, отрицательно влияющих на нервную систему человека, является дефицит нейромедиатора дофамина. Но определение концентрации дофамина – дорогостоящая процедура, требующая сложного оборудования, недоступного для кабинета врача. Группа польских ученых разработала простой и недорогой метод обнаружения дофамина в растворах даже при наличии высоких концентраций химических примесей.
Для определения концентрации дофамина в растворах ученые из Института физической химии (Institute of Physical Chemistry, IPC) Польской академии наук (Polish Academy of Sciences, PAS) в Варшаве разработали электроды, покрытые чередующимися слоями углеродных наночастиц и силикатных субмикрочастиц. Такие электроды справляются со своей задачей даже в присутствии мочевой и аскорбиновой кислот, а также парацетамола – веществ, препятствующих проведению анализа на дофамин.
Поверхность электрода с 24 слоями полисиликатных субмикрочастиц, покрытых углеродными наночастицами. Такие электроды позволяют определять дофамин в растворах в присутствии интерферирующих соединений. (Фото: IPC PAS)
Эта новейшая разработка способна сделать реальностью быстрые и недорогие медицинские тесты на дофамин, которые можно проводить даже в кабинете врача. Полученная информация об уровне дофамина поможет оценить вероятность того, страдает ли данный пациент заболеваниями нервной системы, для которых характерен его дефицит, включая болезнь Паркинсона.
Размер силикатных субмикрочастиц колеблется от 100 до 300 нанометров. Не являясь проводниками, они используются только в качестве основы, увеличивающей площадь поверхности электродов. Нанесенные на них углеродные наночастицы, размером от 8 до 18 нанометров, плотно покрывают силикатные частицы, образуя проводящую рабочую поверхность.
«Углеродные наночастицы имеют отрицательно заряженные функциональные группы, а силикаты – положительно заряженные», - объясняет аспирант Анна Целебанска (Anna Celebanska), первый автор статьи, опубликованной в журнале Biosensors and Bioelectronics. «Электростатические взаимодействия между ними довольно сильны. Многократным поочередным погружением [в соответствующие суспензии] можно получить «сэндвич» на поверхности электрода, состоящий из 24 слоев».
Дофамин электрохимически активен, и его можно окислить, регулируя величину потенциала, подаваемого на электроды-катализаторы окисления.
«Результаты проведенных тестов оказались очень хорошими», - комментирует итоги работы Целебанска. «Наш метод – один из наиболее чувствительных методов определения дофамина. Он позволяет обнаруживать дофамин при таких низких концентрациях, как 10-7 моль/литр при наличии примесей в концентрациях до 10-3 моль/литр».
Как объясняет руководитель исследования профессор Марцин Опалло (Marcin Opallo), метод имеет естественный порог обнаружения, и вывод о дефиците дофамина в организме делается именно на этой основе. Насколько велик фактический дефицит? В настоящее время ученые не могут ответить на этот вопрос. Однако они надеются, что им удастся увеличить чувствительность прибора.