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
В России обнаружена рыба, которая 70 лет считалась полностью вымершей
И не единственная такая сенсация в нашей стране за последние годы...
Российские ученые создали уникальный материал будущего: новый металл прочнее любой стали, но дешевле даже алюминия
Мир высоких технологий ждал этого открытия десятилетия. Наша страна получила реальный шанс стать лидером металлургии...
От кабанов до беспилотников: гражданские радары из Китая сделали неожиданную карьеру в российской армии
Почему украинские эксперты жалуются, что россияне ведут войну не по правилам?...
1300 лет назад неизвестные грабители вскрыли гробницу знатного воина, но вообще не тронули сокровищ. Почему?
Венгерские археологи уверены, что разгадали этот мистический детектив. Но так ли это на самом деле?...
Россия снова первая: в космосе вырастили идеальные кристаллы!
Рассказываем, почему проект «Экран-М» может стать началом новой эры полупроводников, где Россия будет ведущей в мире...
«Инопланетный зонд», который преследует Землю, был сделан… в СССР?
Почему известный гарвардский астроном выдвинул именно эту версию?...
Тайна изумрудной мумии, не дававшей покоя ученым 38 лет, наконец-то разгадана!
Ученые признаются: они не ожидали, что им придется раскрыть самый настоящий химический детектив...
Какие тайны скрывает 40 000-летний... карандаш, найденный в одной из пещер Крыма?
И почему ученые уверены, что эта находка заставляет в корне пересмотреть древнейшую историю человечества?...
20-летнее исследование увенчалось полным успехом: ученые научились запускать самовосстановление... в сердце
Эксперты говорят: пробуждение спящих генов опровергает все медицинские догмы и дает надежду миллионам людей по всему миру...
Автомобиль Tesla снова в центре громкой истории: В него на полном ходу, похоже, врезался... метеорит
Эксперты говорят: если все подтвердится, это будет первый такой случай истории...
В октябре 2025 года ураган Халонг на Аляске унес тысячи древних артефактов в океан
Ученые называют случившееся крупнейшей археологической катастрофой за последнее время. Будет ли восстановлено наследие целого народа?...