Химики из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) совместно с коллегами из других ведущих научных учреждений разработали новый тип электрода, который способен быстро и точно определять концентрации дофамина и парацетамола в организме человека. Это открытие имеет важное значение для диагностики и лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона.
Одновременный анализ нескольких биомолекул в режиме реального времени является ключевой задачей современной биоаналитики. Дофамин – это важный нейромедиатор, дефицит или избыток которого может привести к развитию болезни Паркинсона, шизофрении и других неврологических расстройств. Парацетамол, широко используемый как обезболивающее и жаропонижающее средство, при передозировке может вызвать повреждение внутренних органов, особенно печени.
Часто дофамин и парацетамол одновременно присутствуют в организме, например, при медикаментозном лечении. Для точной диагностики необходимо отдельно анализировать эти вещества. Однако традиционные методы их раздельного определения требуют дорогостоящего оборудования и высокой квалификации персонала, что делает их малопригодными для экспресс-анализа.
Современные методы создания электродов с наночастицами металлов для повышения чувствительности обычно включают несколько этапов, в том числе использование химических восстановителей, связующих агентов и сложного лабораторного оборудования. Это усложняет процесс и увеличивает его стоимость, а также может ухудшить электрический контакт в композитном материале.
Ученые из СПбГУ, Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета, Дальневосточного федерального университета и Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН предложили новый метод изготовления таких электродов. Этот метод позволяет в один этап создавать гибкие электроды для высокоточного анализа.
По словам профессора кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Алины Маньшиной, новый метод основан на едином и быстром процессе. Гибкая полимерная пленка (полиимид) погружается в раствор соли золота, после чего на нее направляется луч синего лазера. В результате нагрева поверхностный слой полимера превращается в пористую графеновую структуру, а ионы золота восстанавливаются и осаждаются на матрице.
Этот метод обеспечивает равномерное распределение золота по поверхности пленки и прямой электрический контакт между металлом и графеном, что исключает необходимость в связующих добавках, ухудшающих проводимость. Исследования показали, что частицы золота размером 5‑30 нанометров равномерно покрывают поверхность, что способствует успешному созданию уникального материала. Графеновая основа обладает высокой проводимостью и большой площадью поверхности, а золотые компоненты выполняют роль активных каталитических центров, избирательно ускоряя электрохимическое окисление дофамина и парацетамола.
По словам аспиранта кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Александра Вавилова, новый гибкий электрод способен одновременно и независимо детектировать оба вещества с высокой чувствительностью. Детектор фиксирует целевые молекулы в сверхнизких концентрациях, порядка наномолей на литр. Разработанный сенсор также показал свою эффективность при анализе реальных биологических образцов – человеческой слюны и мочи, содержащих следовые количества дофамина и парацетамола.
Исследование проводилось с использованием инфраструктуры ресурсных центров Научного парка СПбГУ – уникального центра коллективного пользования Санкт‑Петербургского государственного университета.
Источник: scientificrussia.ru
распечатать статью