Российские ученые показали, что биосенсоры для определения глюкозы и лактата в крови могут работать по принципу топливных элементов без внешних источников питания. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты работы опубликованы в журнале Analytical Chemistry.

Одно из наиболее востребованных направлений медицинской диагностики — неинвазивная диагностика, в ходе которой не используются ни иглы, ни какие-либо другие медицинские инструменты, потому сосуды остаются целыми. В ходе диагностики диабета, например, определяется уровень глюкозы, а уровень лактата в крови показывает, достаточно ли кислорода получает организм.

Электрохимические сенсоры работают благодаря потенциостату — электронному прибору, контролирующему потенциал электрода. Подход исследователей химического факультета МГУ предполагает, что сенсоры можно использовать и без потенциостата: они «включаются» только в присутствии анализируемого вещества, и генерируемый ток пропорционален содержанию глюкозы или лактата. Эта методика позволит проводить длительный мониторинг больных и, возможно, станет основой «умных» носимых устройств.

В ходе работы ученые создали тест-системы (средства химического анализа) многоразового использования на основе биосенсоров, которые могли бы обнаружить концентрацию глюкозы и лактата в поте и крови человека. На эти биосенсоры предварительно нанесли берлинскую лазурь — синее красящее вещество — соединение трехвалентного железа. Его полное название – гексацианоферрат (II) железа (III). Рабочий электрод биосенсора соединяется с серебряной проволокой, покрытой хлоридом серебра и помещается в раствор хлорида калия.

Биосенсоры выдают информацию о присутствии метаболитов при помощи электрического сигнала. Их уровень измеряется отношением величины сигнала к величине шума (то есть помех, которые прибор по ошибке принимает за сигнал). При понижении уровня помех становится возможным распознавать более низкие концентрации анализируемых веществ, и повышать эффективность их обнаружения сенсором. В дальнейшем ученые планируют создать анализатор выдыхаемого человеком воздуха для обнаружения глюкозы в аэрозоле.