Высокоэффективные биосенсоры на основе новых наноструктурированных электро- и биокатализаторов

Большинство биосенсоров основаны на действии ферментов-оксидаз, окисляющих свой специфический субстрат кислородом (О2). При этом еще в начале 70-х годов было показано, что электро-химическая детекция образующегося пероксида водорода (Н2О2) является наиболее перспективной для сопряжения электродной и ферментативной реакций, обеспечивая наилучшие аналитические свойства соответствующих биосенсоров.

Что нового в нашей технологии:

  • В рамках проекта были разработаны новые научные направления, для решения ключевых проблем создания биосенсоров: иммобилизации биомолекул на поверхности преобразователя и организации сопряжения электродной и ферментативной реакций. Соответственно, два новых научных направления это:
    • высокоэффективный сенсор на пероксид водорода;
    • улучшенный протокол иммобилизации фермента с использованием водно-органических сред с высоким содержанием органического растворителя.
  • Предложена электрохимически синтезированная Берлинская лазурь как высокоэффективный электрокатализатор восста¬нов¬ления Н2О2, а также ее использование в биосенсорах. Фундаментальные работы позволили получить электрокатализатор, превосходящий даже платину:
    • на три порядка величины по активности в реакции восстановления Н2О2;
    • на три порядка величины по селективности в присутствии О2. Кроме того, необходимые для синтеза неорганические соли на три порядка величины дешевле как благородных металлов, так и ферментов.
Иммобилизованная молекула глюкозооксидазыЧип для датчикаБраслет с датчиком

Анализ пота как метод неинвазивной диагностики:

  • Пот – неинвазивно собираемая экскреторная жидкость, перспективная для клинической диагностики. В современной медицине по потовой пробе проводится скрининг младенцев на предмет заболевания наследственным заболеванием – муковисцидозом. При этом для отбора потовой пробы достаточно провести электрофорез с пилокарпином, что активирует потовую железу.
  • Нами был проведен сравнительный анализ содержания лактата в крови и поте у спортсменов до и после физической нагрузки. Установлено, что степень увеличения лактата в крови и поте коррелируют между собой, что позволяет рассматривать пот для контроля утомляемости по содержанию в нем лактата.
  • В проекте предлагается создание проточного потосборника для мониторинга содержания лактата в поте в режиме реального времени, и, таким образом, для неинвазивного непрерывного контроля состояния человека в условиях стресса и нагрузки, интеграция в спортивно-реабилитационный комплекс с анализом кинематических сигнатур.