Американские ученые разработали миниатюрный сенсор, который может измерять концентрацию молекул в крови бодрствующего животного в режиме реального времени. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Неспособность непрерывно измерять концентрацию веществ in vivo — одно из главных ограничений органической биохимии. Конструкция сенсора молекул в крови должна обойти два технических препятствия: измерение не должно быть разделено на стадии и сенсор должен быть стабилен в крови. Существующие сенсоры могут распознавать только некоторые соединения, например глюкозу, и не универсальны.

Альтернативой им выступает технология на основе электрохимического аптамерного датчика. Аптамеры — молекулы нуклеиновых кислот длиной в несколько десятков нуклеотидов, которые способны специфически связываться с различными молекулами. Благодаря астрономическому числу сочетаний оснований в олигонуклеотидной молекуле можно найти аптамер почти к любой мишени.

В новой работе ученые из Калифорнийского университета разработали микрожидкостный чип, который пропускал к аптамерному датчику только небольшие молекулы, ограничивая крупные и медленно движущиеся клетки крови. Чтобы защитить сенсор от засорения, его покрыли биосовместимой мембраной. Затем систему использовали для измерения в крови крыс доксорубицина.

В ходе пятичасового мониторинга сенсор показал наномолярную точность измерения. Для демонстрации универсальности авторы использовали сменный аптамерный элемент для распознавания другого типа веществ — аминогликозидов (антибиотиков). Устройство также показало изменение концентрации препарата во время серии инъекций, при этом оно не ограничивало движения животных.

По мнению ученых, предложенная технология открывает новые возможности для сбора информации об уровне молекул-мишеней в реальном времени. Система позволяет проводить измерения непрерывно в течение нескольких часов, в том числе, на бодрствующем животном. Потенциально она может помочь в исследованиях, цель которых, например, — выяснить скорость усвоения препарата.