S-нитрозотиолы играют важную роль для регуляции физиологических процессов в организме человека и животных. Они продуцируют оксид азота, способствующий выработке макрофагов, которые, в свою очередь, уничтожают вирусные и чужеродные клетки. Определение уровня S-нитрозотиолов в организме осложняется тем, что это нестабильные органические соединения, которые очень быстро распадаются. Кроме того, существующие сегодня методы являются недостаточно точными. S-нитрозотиолы определяют по содержанию в сыворотке крови нитрат-ионов — конечного продукта их распада. Проблема в том, что нитраты также могут попадать в организм человека с пищей и это влияет на корректность результата анализа.
Ученые Инженерной школы природных ресурсов Томского политеха разрабатывают новую тест-систему для определения S-нитрозотиолов в сыворотке крови и образцах тканей. Она основана на вольтамперометрическом методе анализа, применяемом в аналитической химии для определения веществ в растворах.
В рамках исследования ученые моделировали биохимическую реакцию на электродах, чтобы понять окислительно-восстановительное поведение S-нитрозотиолов. Для этого они помещали в специальную ячейку образцы клеток крови и тканей, в которую затем опускались два электрода — ртутный и хлоридсеребряный. S-нитрозотиолы хорошо взаимодействуют с ртутью. В ходе окислительно-восстановительной реакции S-нитрозотиолы передают свой электрон, в результате чего на электродах фиксируется ток.
На данном этапе ученые изучили параметры процессов окисления и восстановления нитрозотиолов, а также их устойчивость в нейтральной среде. В дальнейшем они планируют рассмотреть окислительно-восстановительное «поведение» и растворимость S-нитрозотиолов при разном показателе pH.Каждое вещество окисляется и восстанавливается при определенном потенциале. Различные нитрозотиолы в своей структурной формуле содержат соединения серы и азота в разных пропорциях. В зависимости от этого они будут давать разные «сигналы» на электроды. То есть иметь разный потенциал. Зная окислительно-восстановительный потенциал различных нитрозотиолов и фиксируя ток на электродах, мы сможем определять не только их наличие или отсутствие в биологических объектах, но и оценивать их количественные показатели,
Также политехники планируют адаптировать метод, применив вместо ртутных электродов новые углеродные материалы.
Разработанный экспресс-метод даст возможность быстро и с высокой долей точности определять уровень S-нитрозотиолов в биологических объектах, что позволит врачам корректировать лечение при необходимости.Разные соединения для эффективного метода анализа требуют разные электродные материалы. Мы планируем провести эксперименты, в частности, с использованием восстановленного графена. Он имеет меньше дефектов, более инертен и может выступать хорошей подложкой для проведения электрохимических реакций. Кроме того, это сделает метод более чувствительным, за счет способности графена улавливать наноразмерные частицы, и менее токсичным благодаря отказу от ртутных электродов,