Биоэлектронный чип обнаруживает витамины в слюне менее чем за 20 минут

Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP), Бразилия, разработали биоэлектронный чип, который одновременно обнаруживает витамины С и D в жидкостях организма. Он гибкий, и его можно адаптировать для использования в носимом устройстве, чтобы помочь составить индивидуальную диету.


Витамины С и D — это питательные микроэлементы, которые играют жизненно важную роль для иммунитета, а потому нужные организму для борьбы с вирусами и бактериями. Мониторинг содержания витаминов в организме помогает убедиться, что их хватает, но при этом нет избытка.

Однако доступные в настоящее время методы мониторинга требуют дорогостоящего лабораторного оборудования под управлением специалистов. Для анализа необходим забор крови, после которого, естественно, образуются опасные отходы. К тому же одновременно обнаружить и проверить оба витамина в одном образце довольно сложно.

Чтобы упростить процесс, учёные сконструировали электрохимический чип для самопроверки содержания в организме витаминов С и D. Чип одноразовый и содержит два датчика, каждый из которых использует электрический ток для выявления определённого витамина.

В случае с витамином С датчик изготовлен из углеродных наночастиц и действует как электрокатализатор. Датчик витамина D — из графитового нитрида углерода и наночастиц золота в сочетании со слоем антител к 25(OH)D3. Формула 25(OH)D3 означает наиболее распространённую форму витамина D, которая отличается длительным периодом полураспада.

Основная проблема, с которой столкнулись исследователи при разработке биоэлектронного чипа — это гарантировать, что в образце для анализа не случится перекрёстных реакций между витаминами. Так что именно по этой причине чип сделали с двумя рабочими зонами в виде датчиков с разным химическим составом поверхности, которые к тому же настроили на работу при разных электрических потенциалах.

Чип прост в эксплуатации. Всё, что нужно сделать пользователю, это подключить его к небольшому портативному электронному устройству, похожему на глюкометр, ввести образец слюны или сыворотки крови и подождать, пока электрический ток не укажет наличие и уровни витаминов. Результат будет готов менее чем за 20 минут.

Тьяго Серафим Мартинс — первый автор научной статьи об исследовании. Он объяснил, что использование электрохимически активных веществ на поверхности одного из датчиков устранило необходимость в дорогостоящем оборудовании. Так что чип получился практичным и эффективным, что позволяет запросто использовать его в аптеках, клиниках и так далее. Кроме того, он достаточно гибкий, чтобы его можно было встроить в носимое устройство, например, в капу или загубник для взрослых или в прорезыватель для младенцев, либо просто прикладывать непосредственно к коже.

Избирательность и специфичность изобретения подтвердили в ходе проверочных экспериментов. Так удалось проверить, как на чувствительность чипа могут повлиять посторонние вещества: витамины B12, B1, B3, глюкоза, молочная кислота, хлорид натрия (поваренная соль) и хлорид калия.

Учёные считают, что в дальнейшем чип можно усовершенствовать для обнаружения других биомаркеров. Так, принципиально схожее устройство, вероятно, помогло бы в диагностике нескольких типов рака.

А пока учёные из USP заняты более насущным делом: готовят заявку на патент, чтобы в итоге предоставить лицензию на технологию для запуска в массовое производство.