Электрохимический биосенсор из наноматериалов для мониторинга уровня дофамина

Актуальность
В настоящее время нет решений, пригодных для быстрой детекции ключевых нейромедиаторов, существующие практики определения включают использование лабораторных аналитических методов, таких как ВЭЖХ, иммуноферментный анализ и др. Тем не менее, появление возможности своевременного детектирования нейрорансмиттеров существенно расширят возможности диагностики (как в условиях стационара, так и персонализированно) и контроля эффективности терапии заболеваний, как правило, нейродегенеративных, связанных с изменением уровня нейромедиаторов. Проект отвечает следующим приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации (Указ Президента Российской Федерации от 7 июля 2011 года №899): - Индустрия наносистем. - Биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии. А также следующему из направлений Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (утверждена Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»): Н3 Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных).
Проблема
Биомолекулы различных нейромедиаторов, в частности дофамина, жизненно важны для функционирования нейронов, отвечающих за память, обучение, внимание, восприятие, эмоции, познавательное поведение и контроль движений. Низкая концентрация дофамина может быть причиной таких серьезных заболеваний как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), эпилепсия, шизофрения, синдром Туретта, болезнь Паркинсона и т.д.. В то же время высокий уровень дофамина может коррелировать с системной артериальной гипертензией, кардиотоксичностью, сердечной недостаточностью и наркотической зависимостью. Детектирование нейромедиаторов в клинической практике возможно, однако на сегодня отсутствуют методы, позволяющие получить результат быстро и с минимальными требованиями к оснащению лаборатории и квалификации оператора. Предлагаемая в проекте разработка биологического сенсора направлена на решение проблемы простого и быстрого детектирования уровня нейромедиаторов в физиологических жидкостях человека.
Цель
Проект направлен на решение проблемы простого и быстрого детектирования уровня дофамина в физиологических жидкостях человека, позволяющего далее создавать тест-систему для самостоятельного персонального применения.
Задачи
3-ий год I. Углубленные эксперименты по получению отклика биочувствительных трансдьюсеров к нейромедиаторам в модельной среде, в частности с экспонированием физиологическими и патологическими концентрациями дофамина. В результате будут получены концентрационные зависимости отклика биочувствительных структур. II. Cравнение экспериментальных данных по концентрационным зависимостям отклика с результатами моделирования зарядового транспорта и корректировка математической модели.
Результат
В качестве результатов проекта планируется: I) Методика формирования равномерной пленки восстановленного оксида графена на полимерной подложке. II) Методика связывания аптамеров, чувствительных к дофамину, с пленкой восстановленного оксида графена с формированием коньюгата “восстановленный оксид графена - аптамер”. III) Макет биосенсора на основе коньюгата “восстановленный оксид графена - аптамер”, чувствительного к дофамину. IV) Концентрационные зависимости чувствительности макетов биосенсоров к различным концентрациям дофамина. V) Модель процессов зарядового транспорта в системах “нейротрансмиттер - аптамер” и “аптамер - углеродный наноматериал”. VI) Заявка на НИОКР «Разработка биосенсорной платформы для мониторинга уровня нейромедиаторов в организме человека».
Партнёры проекта
Московский Политехнический университет
***