Биоэлектронный чип определяет витамины C и D в слюне менее чем за 20 минут

Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP) в Бразилии разработали гибкий биоэлектронный чип, который одновременно обнаруживает витамины C и D в жидкостях организма. Его можно адаптировать для носимых устройств для персонализированной диеты. Подробности описаны в статье в ACS Applied Nano Materials.

Витамины C и D — это микронутриенты, играющие жизненно важную роль в иммунной системе. Мониторинг их уровня в организме помогает избежать как дефицита, так и избытка.

Однако существующие методы требуют дорогого лабораторного оборудования, специалистов, забора образцов крови и производят опасные отходы. Одновременное обнаружение обоих витаминов в одном образце затруднено.

Чтобы упростить процесс, исследователи использовали недорогие материалы, такие как углерод, и быстрые протоколы для создания электрохимического чипа для самоконтроля.

Чип одноразовый и содержит два сенсора, каждый из которых использует электрический ток для обнаружения витамина:

• Сенсор витамина C сделан из углеродных наночастиц и действует как электрокатализатор.
• Сенсор витамина D состоит из графитового углеродного нитрида и наночастиц золота в комбинации со слоем антител к 25(OH)D₃ — наиболее распространенной циркулирующей форме витамина D.

Для работы нужно подключить чип к небольшому портативному устройству (похожему на глюкометр), ввести образец слюны или сыворотки крови и дождаться сигнала электрического тока. Результат — менее чем за 20 минут.

"Иммобилизовав электрохимически активные виды на поверхности одного из датчиков, мы смогли отказаться от меток и редокс-зондов, упростив устройство и снизив сложность анализа", — отметил Тьяго Серафим Мартинс, первый автор статьи.

Это делает чип потенциально более практичным и эффективным для использования в аптеках, клиниках и т.д. Кроме того, его гибкость позволяет адаптировать его для носимых устройств, например, в каппу или прорезыватель.

Селективность и специфичность чипа подтверждены в контрольных экспериментах, измерявших потенциальные помехи от других веществ, обычно присутствующих в образцах (витамины B12, B1 и B3, глюкоза, лактат, хлорид натрия, хлорид калия).

Главной проблемой при разработке было исключение перекрестных реакций между витаминами в образце. Для её решения чип спроектирован с двумя рабочими областями (сенсорами), имеющими разную химию поверхности и настроенными на работу при разных электрических потенциалах.

Ученые видят потенциал для расширения возможностей чипа для обнаружения других биомаркеров, включая маркеры нескольких типов рака, хотя для валидации сенсоров требуется больше исследований. В дальнейшем планируется подача заявки на патент и лицензирование технологии производителю.