Исследователи из России выяснили, как диагностировать заболевания в три раза лучше
Российские ученые выяснили, что качество работы пористых полимерных мембран, используемых для диагностики различных заболеваний, можно улучшить, если пропускать через них образцы биожидкостей под высоким давлением. Это позволит повысить чувствительность диагностических систем в 2,4-3,4 раза.
Эти результаты открывают перспективы для разработки высокоточных датчиков на основе пористых полимерных мембран. Предложенный подход можно масштабировать для анализа образцов относительно большого объема и собирать интересующий исследователей белок, присутствующий в пробе в малой концентрации.
Полимерные мембраны сейчас активно применяются в медицине для создания диагностических систем, которые улавливают биомаркеры в образцах крови и других биологических жидкостях. Их используют для выявления болезней или сбоев в работе организма. Для этого биотехнологи вставляют в подобные мембраны антитела, способные избирательно соединяться с биомаркерами, что позволяет извлекать эти молекулы из проб биожидкостей.
Авторы работы выяснили, что эффективность диагностических систем на базе подобных мембран можно повысить в несколько раз, если пропускать через них образцы под достаточно высоким давлением. Ученые пришли к такому выводу, сравнив, как исследуемые жидкости движутся через полимерные мембраны естественным путем и при приложении давления.
Для проведения опытов ученые подготовили мембраны, способные улавливать молекулы белка альбумина и интерлейкина IL1b, одной из сигнальных молекул иммунной системы, играющей важную роль в развитии воспалений и аутоиммунных заболеваний. Высокочувствительные датчики интерлейкина позволят очень точно диагностировать развитие подобных болезней с минимальным дискомфортом для пациентов.
Исследователи проверили работу мембран в ходе экспериментов, которые они проводили как при помощи обычных пробирок, так и при помощи созданной ими системы, которая позволяла многократно пропускать пробы биожидкостей через мембраны при четко заданной скорости движения жидкости и давлении внутри устройства. С помощью этого устройства авторы работы сравнили скорость накопления двух биомаркеров внутри мембран при естественном и форсированном движении жидкости.
Эти опыты показали, что пропускание растворов альбумина и интерлейкина под давлением позволяло мембранам улавливать в 2,4-3,4 раза больше молекул биомаркеров, чем это происходило при естественном прохождении жидкости. Этот показатель, как отмечают ученые, можно дополнительно улучшить, если подобрать оптимальное давление и скорость движения жидкости через поры.
Исследователи считают, что этот подход может быть применен к мембранам из других материалов, например, из нитроцеллюлозы, и к другим биохимическим системам. В ближайшее время ученые планируют использовать новые методики для обнаружения мелатонина – гормона, который регулирует циклы сна и бодрствования.
