Новый краситель помогает быстро и точно выявить вирус гриппа

Ученые Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и Института физики твердого тела РАН (Черноголовка) разработали биосенсор на основе специального красителя для определения биомолекул в растворах. По сравнению с существующими методами, он позволяет выявлять в три раза более низкие концентрации аденозинмонофосфата — соединения, присутствие которого в окружающей среде указывает на микробное загрязнение. Этот же краситель эффективен при обнаружении вируса гриппа А. О работе сообщила пресс-служба Российского научного фонда.

В медицинских учреждениях часто возникает необходимость определять в растворах различные биологические молекулы с очень низкой концентрацией, например вирусные частицы. Подходы, позволяющие провести такой анализ, часто очень трудоемкие и требуют дорогих реагентов. Поверхностно усиленная рамановская спектроскопия — метод, лишенный этих недостатков. Он основан на том, что при облучении лазером различные молекулы неодинаково рассеивают свет. В результате по спектрам можно определить, какие вещества содержатся в анализируемом образце.

Спектры рассеяния разных соединений могут совпадать, что снижает способность метода отличать их. Один из способов ее улучшить — использовать определенные красители и ДНК-аптамеры — синтетические одноцепочечные ДНК, которые специфично связываются с биомолекулами разных классов. Так, если в образце присутствуют целевые агенты, краситель, изначально связанный с аптамером, отсоединяется, уступая им свое место и испуская при этом свечение. Этот сигнал фиксируется с помощью спектроскопии, и по его интенсивности можно определить, в каком количестве содержатся в растворе мишени аптамеров.

Ученые синтезировали новый краситель, содержащий ароматическое углеродное кольцо и положительно заряженные группы, необходимые для взаимодействия с ДНК-аптамером. На основе этого вещества авторы создали биосенсоры, определяющие частицы вируса гриппа А, а также аденозинмонофосфат (АМФ), высокий уровень которого в общественных местах указывает на микробное загрязнение.

Схема анализа частиц гриппа А с помощью поверхностно усиленной рамановской спектроскопии. Источник: Елена Завьялова

Предел чувствительности сенсора в отношении вируса гриппа А составил всего тысячу частиц на миллилитр, что сопоставимо с чувствительностью полимеразной цепной реакции (ПЦР), широко применяемой, например, для выявления коронавируса. При этом анализ оказался значительно дешевле и занял менее пятнадцати минут, тогда как длительность ПЦР — порядка двух часов. Наименьшие уровни АМФ, которые удалось зафиксировать с помощью устройства, оказались в три раза ниже, чем при других методах анализа. За счет доступности реагентов, высокой скорости и низкой стоимости разработанный подход может войти в лабораторную диагностику уже в ближайшем будущем.

«Предложенная комбинация ДНК-аптамер-краситель-биомолекула позволила повысить чувствительность, упростить биосенсоры и снизить их стоимость, а также ускорить процесс количественного и качественного определения биологических веществ. В будущем мы планируем расширить спектр соединений, доступных для такого анализа», — рассказывает руководитель проекта, доктор химических наук Елена Завьялова, доцент химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова и ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журналах Analytica Chimica Acta и Frontiers in Chemistry.

Обсудите с коллегами

08.02

Как понять свой ЖКТ

PRO SCIENCE
08.02

Загадочный додекаэдр

PRO SCIENCE
08.02

Крабы из меню неандертальцев

PRO SCIENCE
08.02

Портрет доктора губана

PRO SCIENCE
07.02

Всё, что вам нужно знать о виски

PRO SCIENCE
07.02

Болезнь Гоше, туберкулез, рыбы и евреи

PRO SCIENCE
Человек дня: Владимир Боровиковский