В Сколтехе разработали сенсор для мониторинга уровня «гормона стресса»

Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Talanta. Кортизол, известный также как «гормон стресса» − это стероидный гормон, играющий важную роль в регулировании уровня глюкозы, артериального давления и многих физиологических процессов в организме человека, в том числе воспалительных. Снижение или повышение уровня кортизола может быть признаком различных заболеваний, однако до сих пор не существует достаточно точных и надежных методов для непрерывного мониторинга уровня кортизола in vivo.

Существующие лабораторные методы, в частности, твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА), обеспечивают необходимую надежность результата, но требуют предварительной подготовки образцов, что не позволяет использовать их в режиме реального времени. «Во-первых, мониторинг уровня аналитов in vivo сам по себе является непростой задачей. Во-вторых, молекула кортизола относительно невелика.

Наконец, забор образцов крови – процедура, вызывающая стресс как у животных (мышей или крыс), так и у людей, а в стрессовом состоянии концентрация кортизола повышается, и результат анализа оказывается недостоверным. Задача исследования − разработать имплантируемый сенсор для контроля кортизола непосредственно в кровотоке», − рассказывает один из авторов статьи, профессор Сколтеха и Университета Северного Техаса (США) Владимир Драчев.

Владимир Драчев и его коллеги из Центра Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам (CDMM) создали прототип иммуносенсора с использованием наночастиц золота для контроля уровня кортизола. Содержащийся в образце свободный кортизол вытесняет комплексы кортизола и бычьего сывороточного альбумина (БСА) с флуоресцентной маркировкой, которые соединяются с моноклональными антителами к кортизолу и размещаются на «наноостровках» из золота на сенсоре. Концентрацию кортизола в образце можно измерять по уровню флуоресценции.

Исследование проводится в сотрудничестве с группой биологов Сколтеха под руководством Юрия Котелевцева. Исследователи провели тесты in vitro, показавшие, что новый сенсор способен регистрировать минимальный уровень кортизола − 0,02 мкг на миллилитр, что соответствует нормальному уровню гормона в плазме крови человека. Также в тестах in vitro была продемонстрирована обратимость отклика на кортизол.

Исследователи надеются, что на основе предложенного метода можно будет создать имплантируемый сенсор для непрерывного мониторинга концентрации кортизола в крови в режиме реального времени. Предполагается, что имплантируемый сенсор будет иметь вид оптического волокна, на конце которого находится капиллярная ячейка с полупроницаемой мембраной, помещенной в тонкую иглу, подключаемую к портативному спектрометру по оптоволокну.

«Нам необходимо разработать имплантируемый сенсор с полупроницаемой мембраной, отделяющей небольшие молекулы типа кортизола от белков и других составляющих биологической жидкости (крови, слюны, внутритканевой жидкости). Подобные устройства для измерения глюкозы уже существуют. Для создания имплантируемого сенсора еще предстоит решить ряд сложных задач», − отмечает Владимир Драчев.

Сколтех

280 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше