Разработан неинвазивный биосенсор для раннего выявления заболеваний почек
Традиционно здоровье почек контролируют по уровню креатинина в крови, который указывает на распад мышечной ткани. Высокий уровень креатинина может свидетельствовать о неэффективной фильтрации отходов почками. Однако на уровень креатинина влияет мышечная масса человека, и он значительно повышается только после потери более 75% функции почек.
В качестве альтернативы появился более надежный показатель — SDMA, побочный продукт распада белка. SDMA накапливается в кровотоке, поскольку не может метаболизироваться и выводится в основном почками. Измерение SDMA в моче дает более точный показатель здоровья почек. В отличие от креатинина, уровень SDMA повышается даже при легком нарушении функции почек (потеря 25–40%) и не зависит от мышечной массы.
В недавнем исследовании ученые под руководством профессора Чон Пила Парка из Университета Чунг-Анг (Республика Корея) представили биосенсор для определения уровня SDMA в моче. Этот неинвазивный метод предлагает надежную альтернативу анализам крови, позволяя раньше выявлять и лечить заболевания почек. Исследование опубликовано в журнале Biosensors and Bioelectronics.
«Поскольку заболевание почек часто диагностируют очень поздно, мы стремимся разработать инструмент для сенсорного анализа, который пациенты или врачи смогут легко использовать для мониторинга здоровья почек, что позволит своевременно вмешиваться и улучшать долгосрочные результаты», — говорит профессор Парк.
Основу биосенсора составляют небольшие линейные пептиды, которые специфически связываются с SDMA. Эти пептиды были синтезированы и закреплены на поверхности наноструктуры из двойного гидроксида никеля-хрома с оксидом графена (NCL-GO), интегрированной на золотые (Au) электроды.
Для создания сенсора исследователи использовали метод drop-cast. Они покрыли золотые электроды раствором, содержащим NCL-GO, и дали ему высохнуть, сформировав стабильное покрытие пептид-функционализированных электродов (пептид/NCL-GO/Au). Уникальная двумерная структура NCL-GO состоит из нанолистов двойного гидроксида Ni-Cr, соединенных с проводящими нанолистами оксида графена.
Такая конструкция создает пористые, хорошо связанные сети, которые облегчают перенос заряда и молекулярную диффузию, улучшая как проводимость, так и площадь поверхности электродов. Это усиливает взаимодействие между пептидами и SDMA, повышая возможности сенсора по обнаружению.
Хотя другие методы обнаружения SDMA, например хроматография, обладают более высокой чувствительностью, этот новый электрохимический биосенсор проще в использовании и не требует сложного оборудования. Это делает его более доступным и практичным для многих условий, включая небольшие клиники, удаленные районы и места с ограниченными ресурсами. Он имеет простую конструкцию и показывает быстрые результаты, что делает его подходящим вариантом для регулярных проверок здоровья и мониторинга.
«Сенсор может способствовать более ранней диагностике, расширенному мониторингу функции почек и улучшению результатов лечения для миллионов пациентов по всему миру. Более того, наша платформенная технология потенциально может быть адаптирована для обнаружения других биомаркеров, что делает ее универсальным инструментом, применимым в различных областях здравоохранения», — говорит профессор Парк.