Разработка электрохимической биосенсорной системы для медицинских анализов

Актуальность
Точный и регулярный мониторинг глюкозы и лактата необходим для оптимального лечения и контроля состояния пациента (особенно в домашних условиях, с хроническими патологиями): 1. Диабетический кетоацидоз и лактоацидоз. 2. Острые сердечно-сосудистые события. 3. Хронические заболевания печени. 4. Метаболические миопатии и митохондриальные заболевания. Сейчас существуют методы для определения концентрации глюкозы и лактата. Однако, фермент является наиболее дорогим компонентов этой системы и при этом он является расходным компонентом. Мной предложено инкапсулировать ферменты раздельно в полиэлектролитные микрокапсулы (ПМК). Оболочка ПМК защищает фермент от агрессивных компонентов среды. На 1 электрод можно поместить капсулы, содержащие разные фермента, что позволит определять несколько аналитов. Согласно нашим исследования по иммобилизации инкапсулированной глюкозооксидазы на поверхность 3х контактного печатного электрода, инкапсулированный фермент теряет активность лишь на 20% спустя 5 месяцев применения.
Проблема
Сейчас существуют методы для определения концентрации глюкозы и лактата. Однако, фермент является наиболее дорогим компонентов этой системы и при этом он является расходным компонентом. Для удешевления этой процедуры фермент может быть иммобилизован на поверхности, что позволяет использовать фермент многократно. В том числе на поверхности электродов, чтобы ускорить и автоматизировать процесс диагностики лактата и глюкозы. Однако, у данной технологии есть недостатки: 1 электрод способен определить 1 аналит; ферменты теряют свою активность на 70% через месяц; ионная сила, pH и другие компоненты среды влияют на сигнал биосенсора.
Цель
Целью проекта является разработка ферментативных биосенсоров на основе инкапсулированных лактатдегидрогеназы и глюкозооксидазы, которые иммобилизованы на поверхности 3х контактного печатного электрода.
Задачи
1. Изучение влияния количества слоев оболочки микрокапсулы и количества полиэлектролитных микрокапсул на электрохимические свойства 3х контактного печатного электрода. 2. Иммобилизация инкапсулированной лактатдегидрогеназы на 3х контактном печатном электроде с сохранением активности. Изучение влияние pH, ионной силы раствора на активность фермента, определение стабильности системы и диагностических характеристик системы (линейность, определяемый диапазон концентраций лактата, предел чувствительности). 3. Изучение влияния глюконовой кислоты и глюкозы на ферментативную реакцию свободной лактатдегидрогеназы. Изучение влияния пирувата, лактата и NADH на ферментативную реакцию свободной глюкозооксидазы. Изучение влияния разных значений pH и ионной силы раствора на эти ферменты. 4. Изучение влияния глюконовой кислоты и глюкозы на ферментативную реакцию инкапсулированной лактатдегидрогеназы иммобилизованной на поверхности 3х контактного печатного электрода. Изучение влияния пирувата, лактата и NADH на ферментативную реакцию инкапсулированной глюкозооксидазы иммобилизованной на поверхности 3х контактного печатного электрода. Изучение влияния разных значений pH и ионной силы раствора на эти ферменты. 5. Определение диагностических характеристик двухферментной диагностической системы (раздельно инкапсулированы ферменты) на основе иммобилизованной лактатдегидрогеназы и глюкозооксидазы в различных условиях.
Результат
Эта разработка позволит определять концентрацию сразу 2х метаболитов; при этом будет использованы многократно ферменты, что снизит стоимость анализа; в отличие от аналогов сохранит свои диагностические характеристики на протяжении более 5 месяцев применения. будет разработаны две диагностических системы: 1ая позволит определять многократно концентрацию лактата в образце/крови пациента за счет амперометрического метода; 2ая способна определять концентрацию лактата и глюкозы в одном образце/ крови пациентов за счет амперометрического метода.
Партнёры проекта
Московский Политехнический Университет
***