gh НАНОВЕСЫ ДЛЯ «БАКТЕРИЙ ИЗ ХОЛОДИЛЬНИКА»

Ученые из Липецкого государственного технического университета расширили возможности аналитических датчиков нового поколения – гравиметрических иммуносенсоров или, как их еще называют – микро-и нановесов, с помощью которых можно буквально взвесить ничтожно малые количества веществ или даже отдельно взятые бактерии. Сенсоры, разработанные химиками из Липецка, позволяют решить чрезвычайно важную задачу - распознать иерсиниоз на самой ранней стадии заболевания, доказав, что пациент страдает именно этим недугом, а не другими, очень сходными по клиническим проявлениям, но требующими принципиально иного лечения – например, ревматоидным артритом.

Надо сказать, что это инфекционное заболевание из тех, что называют «болезнью грязных рук». Его возбудители – это патогенные бактерии Yersinia enterocolitica, называемые за способность не только жить, но прекрасно размножаться при низких температурах «бактериями из холодильника». Вспышки заболевания возникают там, где люди едят термически не обработанные и/или тщательно не отмытые зараженные Y. enterocolitica продукты питания, долгое время лежавшие в холодильнике или овощехранилищах, а также ранние овощи – лук, салат, редис и так далее.

Особо опасна болезнь потому, что диагностировать ее очень трудно – она проявляется в самых различных формах, среди которых есть артритная, кишечная, миокардитная и другие. И что тогда лечить? Теперь грамотный врач, вооруженный прибором с новым иммуносенсором, сможет выяснить это наверняка. С помощью другого сенсора на основе молекул ДНК можно дифференцировать артритную форму иерсиниоза от аутоиммунной патологии.

Принцип работы новых сенсоров довольно типичен для этого вида датчиков. На тонкую пластину пьезокристалла наносят так называемый чувствительный слой. Это вещество, которое специфически взаимодействует с определяемыми соединениями и не взаимодействует ни с какими другими. Закрепляясь таким образом на поверхности сенсора, определяемое вещество изменяет параметры этого слоя – в простейшем случае его вес увеличивается. В результате параметры колебаний кристалла под влиянием подаваемого напряжения (обычно частота колебаний и/или их амплитуда), а это изменение уже можно зафиксировать и измерить.

Самое важное – это научить сенсор реагировать только с определяемым веществом. В данном случае химики провели огромную работу по выделению, установлению химического состава определенных соединений - липополисахаридов, и введению их в состав рецепторного слоя сенсора. После этого, в зависимости от задачи, авторы поступали разными способами. Если нужно было определять содержание в воде или смывах с продуктов самих бактерий, авторы делали чувствительный слой на основе антител к бактериям. При этом, если в анализируемом растворе есть бактерии Y. enterocolitica, то они специфически свяжутся с антителами и, соотвественно, пропорционально вырастет вес слоя и изменится сигнал сенсора.

В том случае, если нужно определять содержание в крови пациентов антител, пояляющихся благодаря защитной реакции иммунной системы организма, достаточно и одного специфического компонента в чувствительном слое – самих липополисахаридов. Если же окажется, что антител на иерсиниоз в крови нет, следует искать заболевание с похожей клинической картиной – в данном случае аутоиммунное. Тогда искать надо будет антитела к собственной ДНК пациента – суть такого рода заболеваний как раз в том, что иммунная система ошибается и реагирует на собственные клетки как на чужие и борется с ними. Сенсор, позволяющий определить этот вид антител, химики тоже разработали.

Разумеется, для диагностики аутоиммунных заболеваний уже есть хорошо себя зарекомендовавшие методы, в первую очередь – иммуноферментный анализ. Но он довольно дорог и занимает несколько часов. А сенсор работает быстро, и ответ можно получить уже через несколько минут. Если же учесть, что исследователи научились делать регенерируемое покрытие для пьезокристалла (достаточно промыть электрод и он готов к новым измерениям), то анализ становится и существенно дешевле любых общепринятых.

Что же касается иерсиниоза, то здесь ученые предоставили клицинистам принципиально иные возможности. Мало того, что они научились точно диагностировать это заболевание с помощью разработанных ими сенсоров. Дело в том, что его возбудители могут немного отличаться друг от друга, из-за чего опрганизм вырабатывает немного разные антитела. Так вот, подход, предложенный химиками, позволяет и решить проблему в целом (разобраться в природе заболевания), и точно выяснить, какой именно вариант бактрии его вызвал.

***