В СПбГУ разработали экспресс-систему для определения аминов

Участники конкурса студенческих бизнес-проектов «Start-up СПбГУ» научились всего за полчаса определять уровень содержания в крови сразу нескольких аминов — органических соединений, которые могут рассказать о множестве заболеваний. Мобильная экспресс-система помогает проводить больше трети анализов, которые сегодня предлагают медицинские лаборатории: тесты на холестерин, гормоны, миоглобин, гистамин, факторы свертываемости крови, витамины и многое другое.

Инновационный материал

Сегодня существует три метода определения аминов: иммуноферментный, хроматографический и электрохимический. Первый состоит из множества этапов: одни вещества нужно отслоить, другие — выделить, в итоге исследование может длиться до шести часов, а результат будет не самым точным. Второй метод гораздо точнее, но для него необходим специальный громоздкий прибор — хроматограф, стоимость которого может доходить до полумиллиона евро. Третий метод не такой дорогой и достаточно быстрый, единственная проблема — электроды используются всего один раз, да и изготавливать их довольно сложно.

«Мы же нашли новый композиционный материал для электрода, который оказался селективен к биогенным аминам, — рассказал автор проекта BioEl, студент направления "Химия, физика и механика материалов" Валентин Ершов. — Это значит, что он позволяет с помощью электрохимического метода обнаружить нужные нам вещества. С его помощью мы смогли сделать электрод многоразовым, понизить его себестоимость, сократить время теста до 20–30 минут, а также увеличить точность и чувствительность анализа».

Одна молекула из миллиарда

Прибор занимает не больше места, чем ноутбук: электрохимическая ячейка с тем самым электродом, потенциостат-гальваностат (он создает различные физические параметры: ток, напряжение и сопротивление разной силы) и специальная компьютерная программа, которая знает, какой амин дает какой электрохимический отклик. Что интересно, в анализе могут участвовать даже три электрода, а значит, за один сеанс можно сделать тест сразу на 10–12 веществ.

Среди других преимуществ системы — отменная чувствительность: он может найти одну молекулу амина в миллиарде молекул воды. К тому же практически к минимуму сведена погрешность теста — она составляет меньше 1 %, тогда как у глюкометров это 10–15 %. Да и пользоваться прибором можно где угодно: проводить с его помощью анализы, к примеру, для жителей Крайнего Севера, для женщин на больших сроках беременности или других людей, которым иногда сложно добраться до лаборатории.

Сигналы болезней

Над проектом BioEl сегодня работают студенты-химики Валентин Ершов и Степан Данилов, студенты-экономисты Владимир Стаценко и Дмитрий Батченко, а также будущий стоматолог Аркадий Арушанян. Исследованиями молодых ученых руководит Олег Левин, кандидат химических наук, доцент СПбГУ, руководитель лаборатории «Научная группа материалов для электрохимической энергетики на базе металлорганических полимеров».

«Поиск аминогрупп в крови и других биологических жидкостях человека — одна из важных задач современной медицинской диагностики, — рассказал Олег Левин. — Ее решение позволит вовремя диагностировать различные заболевания: нарушения свертываемости крови, анемию, некоторые опухоли, а также поможет узнать причину повышенного артериального давления».

От медицины до экологии

Применять новую технологию можно не только в медицине, объясняют исследователи. Количество аминов важно контролировать и в окружающей среде, и при производстве лекарств или продуктов. К примеру, аминогруппы используют в создании ракетного топлива, причем некоторые из них являются канцерогенами, и превышение их концентрации в воздухе может нанести серьезный вред здоровью человека, вплоть до летального исхода. Ребята также думали над созданием прибора по аналогии с нитратометром, который подсказывал бы в магазине, свежая колбаса или нет. Ведь по содержанию аминов можно определить качество продукта: не просрочен ли он и из какого сырья сделан.

«В перспективе можно сотрудничать с промышленными предприятиями, экологическими службами, которые занимаются проверками качества воды и воздуха, — рассказал студент направления "Экономика" Владимир Стаценко. — Но пока мы хотим сосредоточиться на медицинских лабораториях. Наша система поможет им не только добиться чувствительности хроматографического метода, но и снизить текущие издержки. Разработкой уже заинтересовались несколько крупнейших российских сетей из этой области».