Фото: пресс-служба ТулГУ

Молодые исследователи Тульского государственного университета предложили усовершенствовать медицинские анализаторы, которые помогают на ранних стадиях диагностировать серьёзные заболевания. Проект поддержал Российский научный фонд и правительство Тульской области.

Амперометрические ферментные биосенсоры используют для определения содержания в организме человека различных веществ – глюкозы, холестерина, ацетилхолина и других. Медицинские анализаторы содержат фермент, который реагирует с нужным веществом, и электрод, который превращает эту реакцию в электрический сигнал. Это удобный и дешевый метод, который позволяет проводить анализ прямо у постели больного или даже вживлять датчик в тело для постоянного слежения за здоровьем.

Однако у существующих биосенсоров есть недостатки: они не всегда стабильны, могут врать, имеют короткий срок хранения, недостаточно чувствительны и часто требуют слишком много биоматериала.

— Поэтому мы предложили усовершенствовать существующий метод, исследовав свойства электрокаталитически активных материалов, — рассказала младший научный сотрудник лаборатории биологически активных соединений и биокомпозитов ТулГУ Любовь Кузнецова. – Конечная цель – создать устройство, которое сможет фиксировать риски повышенного холестерина, ряда других показателей, в том числе маркеры таких серьёзных заболеваний, как болезнь Альцгеймера. Подобные тесты существуют, но они достаточно сложные и дорогие. Ещё одна задача – создать импортозамещённый прибор.

В рамках поддержанного РНФ в 2026 году исследования, которое софинансирует правительство Тульской области, учёные рассчитывают разработать принципиально новые материалы для электродов. Идея заключается в том, что фермент и медиатор предлагают удерживать вместе внутри специального проводящего полимера, причём не синтетического, а природного. Такой материал одновременно и фиксирует фермент, и сам проводит ток, и к тому же биоразлагаем. А если добавить в него углеродные наноматериалы, чувствительность резко возрастает. В рамках проекта впервые синтезируют такие композиты, а также будут комбинировать природные полимеры с органосиликатными материалами.

Исследователи планируют изучить, как именно переносится заряд в этих системах, с помощью электрохимических методов, микроскопии и ИК-спектроскопии. Лаборатории ТулГУ оснащены необходимым оборудованием. Затем полученные материалы нанесут на печатные графитовые электроды, иммобилизуют на них конкретные ферменты и проверят, насколько стабильно и точно работают получившиеся биосенсоры.

Ожидается, что это позволит создать отечественные аналитические устройства медицинского назначения, в том числе имплантируемые, что усилит импортозамещение в клинической диагностике и персонализированной медицине. Кроме того, разработанные материалы имеют потенциал для регенеративной медицины и адресной доставки лекарств.