В 2005 г. нами начаты и успешно развиваются работы, посвященные использованию наноматериалов в разработке нового поколения электрохимических сенсоров.

Цели работы:

• разработка прототипов высокочувствительных селективных электрохимических сенсоров нового поколения для мониторинга среды обитания, оценки состояния организма человека и дифференциальной диагностики инфекционных заболеваний на ранних стадиях на месте (in-situ и on-site);
• разработка аппаратурного, программного и методического обеспечения для электрохимического иммуноанализа;
• создание методов прямого исследования миграции и дифференцировки стволовых клеток.

Предлагается использовать наночастицы металлов (или их оксидов) в качестве:

• Трансдьсеров в сенсорах для определения содержания металлов, тиолов и дисульфидов, биосенсорах (сенсоры-биомиметики и иммуносенсоры), сенсорах для мониторинга оксидант/антиоксидантной активности растворов методом потенциометрии.
• Катализаторов в сенсорах-биомиметиках для определения мочевины и креатинина.
• Маркёров и сигналообразующих элементов в иммуноанализе для реализации иммунодетекции клеточных патогенов с магнитной сепарацией и создание экспресс метода on-site мониторинга. Использование магнитных наночастиц позволит включить в процедуру анализа магнитную сепарацию и исключить, таким образом, ряд промежуточных операций. Подобный подход предлагается впервые.
• Маркёров и сигналообразующих элементов в исследованиях миграции и дифференцировки стволовых клеток, их участия в регенерации различных тканей.

Преимущества разрабатываемого подхода.

• Объединение достижений screen-printed и нанотехнологий, органической, полимерной, аналитической химии, электрохимии и биохимии приведёт к рождению новой генерации сенсоров.
• Простота детектирования электрохимического сигнала, высокая чувствительность и селективность, обусловленная использованием наноматериалов и магнитной сепарации, определяют высокие функциональные и потребительские свойства создаваемой продукции.
• Разрабатываемые сенсоры исключают применение дорогостоящих и нестабильных ферментов.
• На базе созданных сенсоров планируется разработать принципиально новые аналитические и диагностические приборы для мониторинга среды обитания, оценки состояния организма человека и дифференциальной диагностики инфекционных заболеваний на ранних стадиях на месте (in-situ и on-site).

Для достижения поставленных целей разрабатываются:

• подходы и алгоритмы гибридного иммуноэлектрохимического метода анализа с магнитной сепарацией;
• методы синтеза наночастиц;
• методы внедрения наномаркеров в клетки с использованием специфического полифункционального покрытия;
• электрохимические методы определения наночастиц, сорбированных на клетках;
• трансдьюсер как часть иммуносенсора;
• метод иммобилизации антител (антигена) на поверхности трансдьюсера;
• нанокаталитические системы (оксиды металлов) для сенсоров – биомиметиков;
• методы иммобилизации некоторых синтезированных наноматериалов на поверхности углеродсодержащих подложек;
• условия для прямого исследования миграции и дифференцировки стволовых клеток.
  

1) Мониторинг окружающей среды, продуктов питания, БАДов, лекарственных средств, (сенсоры для определения содержания тяжёлых металлов);
2) Оценка антиоксидантной активности продуктов питания, БАДов, лекарственных средств (сенсоры для мониторинга оксидант/антиоксидантной активности растворов);
3) Медицинская диагностика:

• мониторинг микроэлементного баланса организма человека (сенсоры для определения содержания тяжёлых металлов);
• дифференциальная диагностика инфекционных заболеваний на ранних стадиях на месте (in-situ и on-site) (иммуносенсоры);
• детектирование оксидантого стресса при различных патологических состояниях (кардиоваскулярных, сахарном диабете, катаракте и др.), возрастных изменениях (сенсоры для определения оксидант/антиоксидантной активности растворов);
• мониторинг тиол/дисульфидного соотношения.

• Институтом иммунологии и физиологии УрО РАН;
• Институтом органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН;
• ГУЗСО «Центр организации специализированных видов медицинской помощи «Институт медицинских клеточных технологий»;
• МУ «Клинико-диагностический центр (лабораторная диагностика ВИЧ, инфекционных патологий, болезней матери и ребенка)»;
• ФГУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора.

Вернуться на главную