Молодой ученый ТПУ разрабатывает сенсоры для определения вируса клещевого энцефалита

| 744

Аспирантка Томского политехнического университета Екатерина Христунова, которая учится по программе двойной аспирантуры с Университетом химии и технологии Праги, разрабатывает электрохимические иммуносенсоры для определения вируса клещевого энцефалита в сыворотке крови. На поверхности сенсоров осаждаются антитела, которые специфически связываются с антигеном вируса клещевого энцефалита, что дает возможность селективно определить вирус в крови человека. Сенсоры обладают всеми преимуществами электрохимических инструментов: низкая стоимость, простота и высокая чувствительность.

Фото: Фото: TASS/DPA/Patrick Pleul

Клещевой энцефалит — вирусное заболевание, поражающее преимущественно центральную нервную систему и передающееся через укусы клещей. По данным Роспотребнадзора на июнь 2018 года, с начала весенне-летнего сезона в стране в медицинские организации обратились более 219 тысяч пострадавших от укусов клещей, в том числе более 57 тысяч детей. Так, в Томской области, которая относится к регионам, где вероятность получить укус энцефалитного клеща наиболее высока, в пункты серопрофилактики обратились уже более 9,5 тысяч томичей, из них с подозрением на клещевой энцефалит и болезнь Лайма — 82 человека.

«Если человека укусил клещ, инфицированный энцефалитом, то иммунная система начинает вырабатывать специфические антитела для борьбы с вирусом. Собственно по этим антителам в крови человека и можно определить наличие вируса. Мы работаем с электрохимическими методами, которые просты в применении и дают высокую чувствительность.

Однако, как и многие другие биологические объекты, антитела электрохимически не активны. Поэтому мы связываем их с наночастицами серебра (размер частиц от 4 до 6 нанометров — ред.) методом спонтанной сорбции, что является аналитической меткой для определения антител»,

— рассказывает инженер отделения химической инженерии ТПУ Екатерина Христунова.

После модификации электрода методом спонтанной сорбции, он помещается в раствор с антителами и наночастицами серебра, которые и осаждаются на поверхности электрода. Затем электрод помещается в электрохимическую ячейку для проведения анализа — регистрации электрического сигнала от частиц серебра. Чем выше пик сигнала, тем больше концентрация серебра, а значит и антител.

«Пока мы работаем не с образцами крови, а с модельными растворами антител. После отработки методики на стандартных растворах мы перейдем на определение антител вируса клещевого энцефалита в образцах крови человека. Основной нашей задачей является повышение чувствительности, экспрессности и точности метода», — поясняет аспирантка.  

Политехники вместе с коллегами из Чехии рассчитывают сделать такие сенсоры доступными для экспресс-анализа на вирус клещевого энцефалита.

«Ранняя диагностика является ключом к эффективному лечению клещевого энцефалита, поэтому очень важно развивать простые и доступные методы диагностики, — отмечает научный руководитель Екатерины от Томского политеха, руководитель отделения химической инженерии вуза Елена Короткова. — У электрохимических сенсоров, помимо прочих преимуществ, есть важное достоинство — возможность миниатюризации.

И в конечном итоге речь идет о создании небольшой тест-системы для экспресс-анализа, доступной для индивидуального использования.

У Томского политеха уже есть большой опыт работы в этой области. Так, в ТПУ мы уже создали сенсоры для экспресс-определения холестерина и гепарина в крови».

Добавим, Томский политех и Университет химии и технологии Праги подписали соглашение об образовательном и научном сотрудничестве в 2013 году. И сегодня основа совместной работы ученых двух вузов — программа двойного руководства для аспирантов, когда работы молодых ученых курируют наставники сразу из двух университетов. Выпускники такой программы получают степень кандидата наук в России и степень PhD в Чехии. Сейчас по этой программе работают двое аспирантов, в их числе Екатерина Христунова. Часть своих исследований молодые ученые ведут в ТПУ, а часть в чешском вузе.

Персоны