Российские ученые из Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН и МФТИ разработали первый в мире ультрачувствительный метод быстрого обнаружения низкомолекулярных соединений. Он сможет выявлять предельно низкие, следовые количества токсинов, гормонов и любых других биологически активных малых молекул. Подобные возможности пригодятся в современной медицинской диагностике, контроле безопасности продуктов и целом ряде других областей.
Схема предложенного метода детекции тироксина
(обозначения: Т4 — тироксин, Т4-bit — бифункциональный лиганд тироксина с биотином,
МP-Аб — антитела к биотину, меченные магнитными наночастицами)
© пресс-служба МФТИ
До сих пор все методы поиска биологически активных молекул малой массы с высокой чувствительностью отличались высокой трудоемкостью. Иммуноферментный анализ чувствителен, но весьма сложен, а иммунохроматографический анализ менее трудоемок, но и не так надежен. Однако практические нужды требуют сочетания чувствительности и простоты метода.
Российские исследователи предложили модификацию иммунохроматографического анализа с применением магнитных нанометок и бифункциональных лигандов. В его рамках к сыворотке крови пациента, содержащей исследуемое вещество (в экспериментах — тироксин, главный гормон щитовидной железы), добавляли антитела, помеченные магнитными наночастицами, и бифункциональный лиганд тироксина. Бифункциональный лиганд — это молекула тироксина, ковалентно связанная с биотином с помощью разделяющего их в пространстве «мостика».
Антитела на магнитных наночастицах, таким образом, могли связывать как тироксин из сыворотки крови, так и бифункциональный лиганд. Спустя некоторое время, дав молекулам в растворе возможность связаться друг с другом, его наносили на мембрану. В случае взаимодействия с бифункциональным лигандом частицы задерживаются на тестовой линии из стрептавидина, белка с сильным сродством к биотину. Фактор высокого сродства, а также высокочувствительный подсчет связавшихся с мембраной в результате реакции магнитных нанометок обеспечивают беспрецедентную чувствительность анализа. Достигнутый предел чувствительности для обнаружения гормона тироксина составил всего один миллион молекул в одном миллилитре раствора. Это предельно низкая цифра, буквально след гормона в крови человека.
Использованные оригинальные электронные приборы для считывания результатов анализа основаны на сверхчувствительном количественном методе обнаружения магнитных наночастиц (magnetic particle quantification). Он основан на нелинейном перемагничивании частиц переменным магнитным полем на двух частотах и регистрации индукционного отклика на комбинаторных частотах.
Новый метод измерения концентраций низкомолекулярных веществ используют универсальные полоски со стрептавидином, широко применяющимся уже сегодня. Поскольку обнаружение тироксина в крови довольно распространенная клиническая задача, метод уже сейчас вполне может быть внедрен в практику. В силу малых затрат времени (менее 30 минут до получения результата) он может быть одновременно сверхточным и чувствительным и не требовать больших затрат времени от медицинского персонала.
Статья опубликована в Analytica Chimica Acta
Источник: chrdk.ru
