Новый этап в контроле качества лекарств
Ученые Томского политехнического университета совместно с чешскими партнерами разработали уникальные сверхчувствительные сенсоры, предназначенные для выявления в лекарствах "зеркальных молекул" или энантиомеров. Эти вещества способны снижать терапевтический эффект препаратов или представлять риск для здоровья. Пилотные исследования подтвердили исключительную чувствительность новых сенсоров, превосходящую традиционные методы обнаружения. Для эффективного захвата энантиомеров в сенсорах применены инновационные металлоорганические каркасы.
Разгадка феномена "зеркальных молекул"
Энантиомеры обладают идентичной химической формулой и физическими параметрами, но отличаются направлением вращения поляризованного света, подобно зеркальным отражениям. Именно это свойство обуславливает принципиально разное биологическое воздействие таких молекул.
Революционная чувствительность для фармации
«Хиральные молекулы, к которым относятся энантиомеры, широко представлены в лекарственных составах. Их содержание строго регламентировано: препараты либо должны быть свободны от энантиомеров, либо требуется доказать их безопасность. Существующие методики, такие как электрохимический анализ и хроматография, обладают пределом обнаружения порядка 10-8 моль/л. Наша разработка демонстрирует невероятный уровень – до 10-18 моль/л, что на 10 порядков чувствительнее! При этом хроматография – весьма затратная процедура», — подчеркивает Ольга Гусельникова, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ.
Секрет работы высокочувствительного инструмента
В основе сенсора лежит тонкая золотая пластина со специфической волнообразной поверхностью. Ключевым усовершенствованием стало нанесение на эту поверхность металлоорганических каркасов, созданных из ионов цинка и органических компонентов. Эта пористая структура идеально "захватывает" целевые молекулы благодаря точно калиброванному размеру пор и химическому сходству.
Особенно эффективно проявили себя каркасы, интегрирующие молочную кислоту, которая сама является оптически активной. Подобные конструкции успешно протестированы на лекарстве от болезни Паркинсона и ряде аминокислот.
Простота и скорость анализа
Для начала исследования требуется всего лишь нанести каплю анализируемого раствора на сенсорную пластину. Последующее проведение анализа с помощью компактного рамановского спектрометра занимает менее пяти минут.
«Система уникальна двойным усилением сигнала для спектрометра. Физическое усиление обеспечивает поверхностный плазмонный резонанс золотой пластины, а химическое – наши металлоорганические каркасы. Мы в числе первопроходцев, представивших сенсор с комбинацией двух методов усиления рамановского сигнала», — с оптимизмом отмечает исследователь.
Широкие горизонты применения
Перспективы использования этих сенсоров выходят далеко за рамки фармацевтики. Их потенциал невероятно востребован в экологическом мониторинге для оперативного и точного обнаружения опасных загрязнителей воды и почвы.
Инновационная разработка ведется в тесном партнерстве с учеными Университета химии и технологии Праги и Университета Яна Пуркине.
Иллюстрация: принцип работы сенсоров. Изображение авторов исследования.
Источник: scientificrussia.ru
