В МГУ им. М.В. Ломоносова создали ультрастабильный электрокатализатор, который обеспечивает непрерывную работу биосенсоров, измеряющих уровень глюкозы, в течение нескольких дней без потери чувствительности. Это имеет большое значение для мониторинга состояния пациентов с сахарным диабетом с помощью малоинвазивных и неинвазивных носимых устройств, исключая необходимость их калибровки, связанной с отбором крови.
Согласно данным Международной федерации диабета, в мире насчитывается 590 миллионов людей, страдающих сахарным диабетом. Это заболевание, занимающее седьмое место по смертности, опасно своими осложнениями, такими как атеросклероз, слепота, почечная недостаточность и другие. Сахарный диабет пока неизлечим, но можно отсрочить осложнения, поддерживая концентрацию глюкозы в крови в необходимом диапазоне.
Людям с этим заболеванием необходимо регулярно контролировать уровень глюкозы. Чтобы избежать травм и инфекций, связанных с забором крови, все больше внимания уделяется малоинвазивным и неинвазивным носимым устройствам. Существующие на рынке устройства основаны на биосенсорах, которые имплантируются в тело на глубину 5 миллиметров для непрерывного мониторинга глюкозы в тканевой жидкости. Однако большинство таких устройств требуют ежедневной калибровки с помощью забора крови.
Принцип работы большинства глюкозных биосенсоров, включая те, что используются в клинических анализаторах, основан на обнаружении пероксида водорода (Н2О2) – продукта реакции окисления глюкозы, катализируемой ферментом глюкозооксидазой. Однако окисление пероксида водорода на платине, предложенное еще в 1970-х годах и используемое до сих пор, осложняется ложноположительным сигналом на восстановители, такие как витамин С и мочевина, которые могут давать отклик, сравнимый с реакцией на глюкозу. Двукратное превышение концентрации глюкозы опасно, так как разница между «нормой» и уровнями, при которых наблюдалась диабетическая кома, составляет менее полутора раз.
В новой разработке ученые получили композитный материал путем совместного синтеза гексацианоферратов железа и никеля. Целью было стабилизировать электрокатализатор с помощью гексацианоферрата никеля на микроуровне. Синтез проводился на границе раздела фаз между электродом и раствором, где происходит электрохимическое взаимодействие между твердым электродом и жидкой средой. Согласно данным электронной микроскопии, кристаллы композита, покрывающие всю поверхность электрода, в пять-шесть раз больше кристаллов берлинской лазури. По каталитической активности композит лишь немного уступает чистой берлинской лазури, но значительно превосходит ее по стабильности работы. Биосенсор, созданный путем нанесения глюкозооксидазы на композит, сохранял чувствительность в течение более трех дней непрерывного мониторинга физиологической концентрации глюкозы.
«Применение разработанного ультрастабильного электрокатализатора позволит создать не требующие калибровки как малоинвазивные, так и неинвазивные мониторы для контроля уровня глюкозы у пациентов с сахарным диабетом», – отмечает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, профессор химического факультета МГУ Аркадий Карякин.
Источник: msu.ru
распечатать статью
