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.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- pubs.acs.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...