Молодой ученый ТПУ разрабатывает сенсоры для определения вируса клещевого энцефалита

Опубликовано 05.07.2018 г.

Аспирантка Томского политехнического университета Екатерина Христунова, которая учится по программе двойной аспирантуры с Университетом химии и технологии Праги, разрабатывает электрохимические иммуносенсоры для определения вируса клещевого энцефалита в сыворотке крови. На поверхности сенсоров осаждаются антитела, которые специфически связываются с антигеном вируса клещевого энцефалита, что дает возможность селективно определить вирус в крови человека. Сенсоры обладают всеми преимуществами электрохимических инструментов: низкая стоимость, простота и высокая чувствительность.

8527436516114774.jpeg

Клещевой энцефалит — вирусное заболевание, поражающее преимущественно центральную нервную систему и передающееся через укусы клещей. По данным Роспотребнадзора на июнь 2018 года, с начала весенне-летнего сезона в стране в медицинские организации обратились более 219 тысяч пострадавших от укусов клещей, в том числе более 57 тысяч детей. Так, в Томской области, которая относится к регионам, где вероятность получить укус энцефалитного клеща наиболее высока, в пункты серопрофилактики обратились уже более 9,5 тысяч томичей, из них с подозрением на клещевой энцефалит и болезнь Лайма — 82 человека.

«Если человека укусил клещ, инфицированный энцефалитом, то иммунная система начинает вырабатывать специфические антитела для борьбы с вирусом. Собственно по этим антителам в крови человека и можно определить наличие вируса. Мы работаем с электрохимическими методами, которые просты в применении и дают высокую чувствительность. Однако, как и многие другие биологические объекты, антитела электрохимически не активны. Поэтому мы связываем их с наночастицами серебра (размер частиц от 4 до 6 нанометров — ред.) методом спонтанной сорбции, что является аналитической меткой для определения антител», — рассказывает инженер отделения химической инженерии ТПУ Екатерина Христунова.

После модификации электрода методом спонтанной сорбции, он помещается в раствор с антителами и наночастицами серебра, которые и осаждаются на поверхности электрода. Затем электрод помещается в электрохимическую ячейку для проведения анализа — регистрации электрического сигнала от частиц серебра. Чем выше пик сигнала, тем больше концентрация серебра, а значит и антител.

«Пока мы работаем не с образцами крови, а с модельными растворами антител. После отработки методики на стандартных растворах мы перейдем на определение антител вируса клещевого энцефалита в образцах крови человека. Основной нашей задачей является повышение чувствительности, экспрессности и точности метода», — поясняет аспирантка. 

Политехники вместе с коллегами из Чехии рассчитывают сделать такие сенсоры доступными для экспресс-анализа на вирус клещевого энцефалита.

«Ранняя диагностика является ключом к эффективному лечению клещевого энцефалита, поэтому очень важно развивать простые и доступные методы диагностики, — отмечает научный руководитель Екатерины от Томского политеха, руководитель отделения химической инженерии вуза Елена Короткова. — У электрохимических сенсоров, помимо прочих преимуществ, есть важное достоинство — возможность миниатюризации. И в конечном итоге речь идет о создании небольшой тест-системы для экспресс-анализа, доступной для индивидуального использования. У Томского политеха уже есть большой опыт работы в этой области. Так, в ТПУ мы уже создали сенсоры для экспресс-определения холестерина и гепарина в крови».