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
Битва под Каневом: почему на 350 лет замолчали сокрушительную победу России?
Неудобная победа, предательство и идеология. Мы бы могли вообще не узнать об этом триумфе русского оружия...
Бомбы с орбиты: почему советская технология, воскрешенная Китаем, встревожила США?
Американцы слишком долго считали свои системы раннего предупреждения лучшими на планете. Теперь......
С Ноева ковчега сняли запрет: что покажут радары на Арарате?
История, которую больше всего высмеивали ученые, неожиданно становится все более реальной...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Тайна «косого глаза» Венеры раскрыта: что увидела нейросеть на картинах Боттичелли?
Художник нарисовал пять портретов прекрасной Симонетты Веспуччи. И каждое полотно еще больше подтверждает страшный диагноз...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Новая вселенная внутри звезды: почему Эйнштейн мог ошибаться насчет черных дыр
Больше 20 лет эта гипотеза в буквальном смысле раздирает мир науки. Но, возможно, именно она выведет ученых из тупика сингулярности...
Прорыв в астрономии: найти жизнь в космосе будет гораздо проще
Ученых не пугает даже погрешность в 20%. Зато будут просканированы тысячи планет...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
43 — проклятый возраст Рюриковичей: почему многие князья не переживали этот роковой рубеж?
Генетики говорят: русская династия слишком поздно поняла, что попала в ловушку «чистой» крови...
Тайный Еще одна тайна майя: археологи секрет алтаря в заброшенном городе
Выяснилось, что индейцы долгие столетия продолжали исповедовать, казалось бы, давно забытый древний культ...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...
Бельгийскую разведку снова взломали: хакеры целый год качали оттуда секретные данные
Эксперты говорят: проникновение было замечено совершенно случайно. И это пугает...