Ученые нашли чувствительный наносенсор глюкозы для непрерывного мониторинга
Использование флуоресцентного наносенсора на основе одностенных углеродных нанотрубок и неактивной формы фермента глюкозооксидазы (Gox) для непрерывного мониторинга глюкозы в крови предложила исследовательская группа из Калифорнийского университета в Беркли, 2 января сообщает Сайт научно-технических новостей Phys.org.
Для больных диабетом постоянный контроль уровня глюкозы в крови является актуальной проблемой. Предложенный исследователями вариант наносенсора удобен тем, что фермент не находится в активной форме и во время измерения не расходуется, поэтому возникает возможность непрерывной неинвазивной биовизуализации.
Результаты исследования этого варианта ученые представили в статье «Разработанные конъюгаты глюкозооксидазы и углеродных нанотрубок для интегрированных в ткани наносенсоров глюкозы», опубликованной в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Фермент глюкозооксидазы (Gox) обычно используется в электрохимических датчиках глюкозы. Но такие датчики во время измерения производят токсичную перекись водорода в качестве побочного продукта, а также требуют громоздких электрических цепей и батарей питания, что создает проблемы для создания имплантируемых устройств непрерывных измерений.
В то же время крошечные нанотрубки (SWCNT) с Gox легко могут быть интегрированы в ткани и такой наносенсор сможет предоставлять информацию в формате биоизображения. Возбуждение светом Gox вызывает сигнал флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне, который проходит через ткань и может быть легко записан с помощью неинвазивных методов биоизображения.
Проблемой создания наносенсоров SWCNT с GOx считался факт того, что наиболее эффективная технология загрузки молекул в SWCNT — обработка ультразвуком — инактивирует молекулы GOx.
Однако исследовательская группа из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Маркиты П. Лэндри опровергла предположение о том, что сенсорам SWCNT требуется активный GOx для успешного определения глюкозы. Изготовив датчики SWCNT, нагруженные GOx, надежно, избирательно и чувствительно обнаруживавшими глюкозу, они продемонстрировали измерение глюкозы в сыворотке, плазме и срезах мозга мышей.
Исследователи объясняют это открытие способностью неактивного фермента GOx связывать глюкозу, но не изменять ее. Этого связывания оказалось достаточным для модуляции сигнала флуоресценции.
Чтобы проверить это явление, исследователи создали фермент Gox без реактивной группы для преобразования глюкозы и создали сенсор apo-Gox-SWCNT, который надежно выявлял глюкозу в жидкостях организма и срезах мозга мышей так же, как и исходный конъюгат SWCNT и природного Gox.
Таким образом, их исследование продемонстрировало потенциальную применимость апо-GOx-SWCNT в биомедицинских приложениях путем количественного определения глюкозы в плазме человека.
