14 Мая, 2019

В МГУ создан наноматериал для экспресс-диагностики синегнойной палочки

В лаборатории физических методов биосенсорики и нанотераностики физического факультета МГУ совместно с немецкими учеными на основе кремния и наночастиц золота и серебра разработан наноструктурированный композитный материал, способный детектировать инфицирование человека синегнойной палочкой. Исследование поддержано Российским научным фондом (РНФ) и опубликовано в журнале Talanta. Синегнойная палочка – грамотрицательная палочковидная бактерия, резистентная ко многим антибиотикам и антисептикам. У людей с ослабленным иммунитетом она может стать причиной менингита, бронхита, пневмонии, отита, поражений желудочно-кишечного тракта. Быстрая и доступная диагностика синегнойной палочки, особенно в случаях, требующих неотложной медицинской помощи, остается актуальной проблемой здравоохранения. Обнаружить наличие синегнойной палочки в организме помогают характерные пигменты, которые бактерия продуцирует в процессе своей жизнедеятельности. Ученые сфокусировали свое внимание на феназиновом пигменте – пиоцианине. При заболеваниях бронхолегочной системы  пиоцианин локализуется в легких и может быть диагностирован из мокроты. Детектирование пигмента бактерии стало возможным благодаря разработанному физиками МГУ наноструктурированному материалу и явлению гигантского поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света (ГКР, SERS), сообщает пресс-служба МГУ. Материал представляет собой подложку из кремниевых нанонитей, декорированных биметаллическими наночастицами серебро-золото. Пиоцианин, растворенный в воде и в искусственной мокроте человека, сорбировался на подложку, и за счет эффекта SERS удалось в десятки раз усилить сигнал от исследуемых биомолекул. Селективность сигнала обуславливалась наличием уникальных пиков – «отпечатков пальца» молекул анализируемого вещества в спектре ГКР. При этом характерные пики были разрешимы вплоть до концентрации пиоциаина в мокроте 6,25 мкМ, что как раз соответствует нижней границе концентрации бактерий в мокроте больного человека. «В данной работе мы сфокусировались на создании высокочувствительных SERS-активных подложек, обладающих высоким коэффициентом усиления сигнала, что позволяет обнаружить молекулы пиоцианина вплоть до концентрации 10–9М. Перспективы дальнейших исследований не ограничены, ведь при соответствующей грантовой поддержке или поддержке индустриального партнера возможно инициировать подобные проекты по диагностике как в медицине, так и в нефтегазовой отрасли», – сообщила один из ведущих авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории Светлана Агафилушкина. Последующие эксперименты будут направлены на подбор оптимальных структурных и оптических характеристик сенсоров с целью детектирования химических веществ и биомолекул в ультрамалой концентрации. «Мы показали, что разработанный нами наноматериал позволяет не просто быстро и точно обнаружить присутствие молекул пиоцианина, но и определить их концентрацию в мокроте, что крайне важно для идентификации стадии заболевания. В ближайшее время SERS-активные биосенсоры будут исследованы на чувствительность и к другим микробиологическим объектам и биомолекулам. Как одно из потенциальных направлений мы рассматриваем детектирование онкомаркеров», – отметила заведующая лабораторией Любовь Осминкина.