Цивилизация
Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова создали биосенсоры первого поколения на основе берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля и ферментов-оксидаз (глюкозооксидаза, лактатоксидаза). Разработанные биосенсоры могут использоваться в носимых устройствах для неинвазивного мониторинга глюкозы и лактата. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в высокорейтинговом издании Journal of the Electrochemical Society.
Современным трендом в клинической диагностике и спортивной медицине является постоянный мониторинг метаболитов, в частности глюкозы и лактата. Для этой цели используются различные носимые устройства, включающие в себя биосенсоры, в связи с чем к их операционной стабильности предъявляются высокие требования.
Принцип работы биосенсоров заключается в следующем: определяемое соединение – лактат/глюкоза – окисляется кислородом воздуха в присутствии фермента (лактатоксидаза/глюкозооксидаза) до пирувата/глюконолактона и пероксида водорода, концентрация которого и определяется электродом-биосенсором, на который предварительно осадили берлинскую лазурь. Синий пигмент гексацианоферрат железа (т.н. берлинская лазурь) – один из самых эффективных катализаторов восстановления (понижение степени окисления одной из составляющих частиц вещества) пероксида водорода. Однако у берлинской лазури есть существенный недостаток: она нестабильна в условиях проведения измерения, поскольку при восстановлении пероксида водорода выделяется гидроксил-ион OH-, разрушающий структуру катализатора.
Ученые из лаборатории электрохимических методов химического факультета МГУ стабилизировали берлинскую лазурь, гексацианоферратом никеля, что позволило улучшить операционную стабильность исследуемых биосенсоров в два раза. Под понятием стабильности аналитики подразумевают воспроизводимость (неизменность) сигнала тока при одной и той же концентрации определяемого вещества.
«Мы пробовали стабилизировать берлинскую лазурь несколькими способами, например, пробовали осаждать берлинскую лазурь совместно с проводящими полимерами (полианилином, полипирролом, в частности), — рассказала младший научный сотрудник, аспирант химического факультета МГУ Елена Карпова. — Такая процедура приводит к увеличению операционной стабильности, однако не позволяет достичь долговременной стабильности при хранении из-за деградации полимера и нарушения его структуры в ходе высыхания-смачивания».
Гексацианоферраты переходных металлов (кобальта, никеля, меди), изоструктурные гексацианоферрату железа, изученные химиками из МГУ, лишены недостатков полимеров. Собственной электрокаталитической активностью соединения кобальта, никеля, меди не обладают, однако могут выступать в роли стабилизаторов каталитического покрытия. По словам Елены Карповой, наилучшими характеристиками (наибольшие значения чувствительности и стабильности) обладает берлинская лазурь, стабилизированная гексацианоферратом никеля.
Созданный тип биосенсоров способен перевернуть существующую ситуацию на рынке персональных глюкозных тестов.
