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
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
ФСБ рассекретило часть архивов Александра Вадиса, генерала «Смерш»: как советская контрразведка переиграла немцев на Курской дуге. И не только
Историки говорят: по биографии этого смершевца можно запросто снять несколько остросюжетных боевиков...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...