Новые датчики мгновенно обнаруживают микроскопическое количество наркотиков даже в смесях веществ
Исследователи из Университета штата Северная Каролина (NCSU) разработали новое поколение высокоэффективных ДНК-аптамеров и высокоточных наркодатчиков на кокаин и другие опиоиды. Аптамеры — олигонуклеотидные (с короткими фрагментами ДНК или РНК) или пептидные (построены из цепочек двух и более остатков аминокислот) молекулы, которые специфическим образом, то есть избирательно, связываются с определёнными молекулами-мишенями.
Датчики специфичны для наркотиков и могут выявлять остаточные количества фентанила (синтетического опиоидного анальгетика), героина и кокаина, даже когда эти наркотики смешаны с прочими наркотиками или с примесями, такими как кофеин, сахар или новокаин.
И Сяо, профессор химии в NCSU, рассказал, что сейчас правоохранители используют очень старую технологию. То есть всё ещё применяемые тесты на наркотики основаны на химических реакциях, разработанных столетие тому назад. Но дело не в давности методов: существующие тесты на наркотики малоспецифичны, то есть реагируют на соединения, которые могут и не быть тем наркотиком, который требуется обнаружить.
Так, распространённый аптамерный тест на кокаин недостаточно чувствителен и специфичен, чтобы с его помощью можно было обнаружить наркотик в крови. Напротив, разработанные в NCSU датчики способны обнаруживать кокаин в крови на наноуровнях, то есть их чувствительность несоизмеримо выше.
В двух научных проектах на эту тему И Сяо возглавлял разработку датчиков на основе аптамеров для кокаина, героина, кодеина, фентанила и других запрещённых веществ.
Аптамер — это короткая одиночная нить одной из двух органических кислот, ДНК или РНК, которая связывается с определённой молекулой и не будет взаимодействовать с молекулами, отличными от целевой. Исследователи учились выявлять «запрещёнку», добавляя определённую молекулу наркотика. Например, вносили кокаин в смесь из сотен триллионов разрозненных последовательностей ДНК. Затем определяли, какой аптамер связывается с молекулой наркотика. Обтин Алхамис, аспирант NCSU, сказал, что процесс можно сравнить с обработкой речных отложений в поисках золота.
Затем учёные протестировали аптамеры, специфичные к различным соединениям, на крови после употребления лекарств. Цель — определить, могут ли они идентифицировать определённые наркотики в образцах.
Команда Сяо использовала аптамер кокаина для обнаружения этого наркотика в сыворотке крови на уровне 10 наномолярных концентраций, что эквивалентно 30 нанограммам на миллилитр или 30 частям на миллиард. И это в 1000 раз точнее, чем лучший предыдущий аптамерный тест.
Кроме того, сотрудники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре смогли внедрить аптамер в электрод, который может измерять концентрацию препарата в крови, причём прямо в венах крыс в режиме реального времени каждые 10 секунд на протяжении двух часов. И это было первое исследование воздействия наркотика с разрешением по времени, измеряемым в секундах.
Также в датчики включили аптамеры, специфичные для опиоидов. В результате появилась возможность обнаруживать героин и оксикодон в растворе при содержании всего 0,5 микромоля (мкм), то есть на уровне десяти в минус шестой степени.
Так в итоге удалось настроить колориметрический тест, который меняет цвет при обнаружении определённых веществ. Новый вид анализов также позволил за считанные секунды обнаружить опиоиды в сложных образцах, включая «мешанину» после приёма таблеток и наркотиков. Для сравнения, стандартный тест, используемый полицейскими и судебно-медицинскими лабораториями, не смог обнаружить опиоиды в аналогичных смесях.
Что касается практического массового применения, то разработанные аптамеры могут производиться массово, имеют длительный срок хранения и легко поддаются химической модификации. А это значит, отметил Сяо, что их можно использовать для любого типа химических датчиков, то есть тест-полосок для самых разных нужд. Например, быстро определить в неотложке полную картину отравления даже у бесчувственного пациента.
Датчики специфичны для наркотиков и могут выявлять остаточные количества фентанила (синтетического опиоидного анальгетика), героина и кокаина, даже когда эти наркотики смешаны с прочими наркотиками или с примесями, такими как кофеин, сахар или новокаин.
И Сяо, профессор химии в NCSU, рассказал, что сейчас правоохранители используют очень старую технологию. То есть всё ещё применяемые тесты на наркотики основаны на химических реакциях, разработанных столетие тому назад. Но дело не в давности методов: существующие тесты на наркотики малоспецифичны, то есть реагируют на соединения, которые могут и не быть тем наркотиком, который требуется обнаружить.
Так, распространённый аптамерный тест на кокаин недостаточно чувствителен и специфичен, чтобы с его помощью можно было обнаружить наркотик в крови. Напротив, разработанные в NCSU датчики способны обнаруживать кокаин в крови на наноуровнях, то есть их чувствительность несоизмеримо выше.
В двух научных проектах на эту тему И Сяо возглавлял разработку датчиков на основе аптамеров для кокаина, героина, кодеина, фентанила и других запрещённых веществ.
Аптамер — это короткая одиночная нить одной из двух органических кислот, ДНК или РНК, которая связывается с определённой молекулой и не будет взаимодействовать с молекулами, отличными от целевой. Исследователи учились выявлять «запрещёнку», добавляя определённую молекулу наркотика. Например, вносили кокаин в смесь из сотен триллионов разрозненных последовательностей ДНК. Затем определяли, какой аптамер связывается с молекулой наркотика. Обтин Алхамис, аспирант NCSU, сказал, что процесс можно сравнить с обработкой речных отложений в поисках золота.
Затем учёные протестировали аптамеры, специфичные к различным соединениям, на крови после употребления лекарств. Цель — определить, могут ли они идентифицировать определённые наркотики в образцах.
Команда Сяо использовала аптамер кокаина для обнаружения этого наркотика в сыворотке крови на уровне 10 наномолярных концентраций, что эквивалентно 30 нанограммам на миллилитр или 30 частям на миллиард. И это в 1000 раз точнее, чем лучший предыдущий аптамерный тест.
Кроме того, сотрудники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре смогли внедрить аптамер в электрод, который может измерять концентрацию препарата в крови, причём прямо в венах крыс в режиме реального времени каждые 10 секунд на протяжении двух часов. И это было первое исследование воздействия наркотика с разрешением по времени, измеряемым в секундах.
Также в датчики включили аптамеры, специфичные для опиоидов. В результате появилась возможность обнаруживать героин и оксикодон в растворе при содержании всего 0,5 микромоля (мкм), то есть на уровне десяти в минус шестой степени.
Так в итоге удалось настроить колориметрический тест, который меняет цвет при обнаружении определённых веществ. Новый вид анализов также позволил за считанные секунды обнаружить опиоиды в сложных образцах, включая «мешанину» после приёма таблеток и наркотиков. Для сравнения, стандартный тест, используемый полицейскими и судебно-медицинскими лабораториями, не смог обнаружить опиоиды в аналогичных смесях.
Что касается практического массового применения, то разработанные аптамеры могут производиться массово, имеют длительный срок хранения и легко поддаются химической модификации. А это значит, отметил Сяо, что их можно использовать для любого типа химических датчиков, то есть тест-полосок для самых разных нужд. Например, быстро определить в неотложке полную картину отравления даже у бесчувственного пациента.
- Дмитрий Ладыгин
- pixabay.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....