Ученые НИТУ «МИСиС» разработали новый тип мембранных тест-полосок для количественного иммунохроматографического экспресс-анализа («rapid test»), которые смогут точно и быстро по наличию в крови маркеров заболеваний ставить ранний диагноз острого инфаркта миокарда, а также выявлять сепсис, определять срок беременности и различать вирусные и бактериальные инфекции.
Сегодня одна из актуальных задач в области аналитической биотехнологии — разработка новых методов и устройств, позволяющих осуществлять экспресс-анализы смесей биологически активных соединений. К этим методам предъявляются такие требования как простота выполнения анализа, высокая чувствительность и низкая стоимость. Тесты, основанные на принципе иммунохроматографии (самый известный из них — тест на беременность), предельно просты в использовании. Они основаны на распознавании индивидуальных веществ в биологической жидкости и визуализации их присутствия в виде окрашивания или флуоресценции на тест-полоске, по принципу «да-нет».
Обычно для получения количественных результатов и постановки диагноза необходимо использование специальных портативных инструментов, например, отражательного фотометра, позволяющего регистрировать интенсивность окрашивания тестовой зоны. А скорость постановки диагноза чрезвычайно важна для начала терапии в случаях острого инфаркта миокарда, сепсиса или злокачественных новообразований.
Научному коллективу под руководством старшего научного сотрудника кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» к.х.н Александра Осипова удалось совместить качественный и количественный принципы иммунохроматографического теста в простой и эффективной биоаналитической системе, повысив тем самым качество и точность их результатов.
«Мы усовершенствовали технологию, используемую для быстрых тестов: теперь можно не только выявлять наличие определенных веществ в организме, но и визуально определять их критическое количество. Чтобы получить количественный результат, нужно нанести на тест-полоску одну или несколько капель биообразца и просто подсчитать число окрашенных тестовых линий, появляющихся в аналитической зоне устройства», — сообщил старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Александр Осипов.
«Биологическая жидкость перетекает на сегмент тест-полоски, содержащий конъюгат (гибридную молекулу) меченых наночастицами золота или квантовыми точками антител, захватывает его и движется вместе с ним вдоль аналитической мембраны. Образовавшиеся меченные иммунокомплексы проходят через несколько поперечных линий, содержащих сорбированные в возрастающих концентрациях вторые антитела против определяемого антигена. За счет специфических взаимодействий „антитело-антиген“ происходит связывание меченых иммунокомплексов на носителе, что визуально регистрируется в виде окрашенных поперечных тестовых линий. Чем выше содержание определяемого вещества в пробе, тем большее число линий проявляется в аналитической зоне. Такой подход при анализе, например, хорионического гонадотропина человека в моче позволяет определять не только наличие, но и срок беременности», — пояснил эксперт.
«Использование новых видов наноразмерных частиц золота или квантовых точек в конъюгате с антителами в виде так называемых „нанооболочек“, „звезд“, „попкорна“, „цветов“ позволяет значительно увеличить предел обнаружения анализируемых веществ в биологических жидкостях. Это принципиально важно при анализе маркеров ряда смертельно опасных заболеваний, например, прокальцитонина для выявления сепсиса.
При диагностике инфаркта в качестве раннего кардиомаркера наиболее перспективен белок, связывающий жирные кислоты (с-БСЖК). При повреждении миокарда — сердечной мышцы — концентрация с-БСЖК в крови значительно повышается уже в первые часы после появления болевых симптомов. Одновременное определение раннего (с-БСЖК) и позднего (тропонин I) кардиомаркеров с использованием нового типа экспресс-теста повышает эффективность диагностики и позволяет определить скрытые формы инфаркта», — рассказал он.
Оперативный и весьма простой в использовании метод можно применять даже в машине скорой помощи или на дому. Партия экспериментальных образцов теста в настоящее время проходит доклинические испытания.
