Как влияют различные вещества на организм человека? Те, например, что содержатся в пище, воде, воздухе. Эта проблема давно занимает ученых. А если речь идет о лекарствах, тем более о применении новых препаратов, то вопрос приобретает особую важность. Но прежде исследователь должен уточнить наличие и состав веществ.
— В последнее время во всем мире это стали делать с помощью биосенсоров — новых аналитических устройств, использующих биологические материалы для “узнавания” молекул химических соединений, — говорит заведующий лабораторией биосенсоров Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН, доктор химических наук, профессор Анатолий РЕШЕТИЛОВ. — В принципе, самый совершенный сенсор — это человеческий организм. Он чутко реагирует на различные вещества, но использовать его в этой роли, как вы понимаете, никто не станет. Поэтому появилась идея биосенсоров. Большинство их ориентировано на анализ биологических жидкостей, в которых приборы определяют присутствие и количество молекул различных химических соединений. Информация об этом поступает в виде электрического сигнала. Для его регистрации надо, чтобы молекул исследуемого вещества было достаточно много — примерно миллион. Мы хотим добиться, чтобы можно было обойтись одной молекулой.
В группу, которая во главе с Анатолием Решетиловым занимается решением этой проблемы, входят исследователи из Пущинского государственного университета, физфака МГУ, Института радиотехники и электроники РАН. Их проект получил поддержку Федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России”.
— Что даст переход к одной молекуле? — спрашиваю Анатолия Николаевича.
— Когда-то анализ на определение глюкозы в крови занимал 15-30 минут. С помощью биосенсора эту процедуру научились проводить всего за 10 секунд. Но количество биоматериала в миллион молекул сейчас, в эпоху развития нанотехнологий, кажется очень большим. К тому же переход к одной частице может существенно ускорить процедуру анализа, это порой необходимо для фундаментальных исследований, многих прикладных целей. Никто в мире пока не достиг абсолютного успеха в этой области. Переход к одной белковой молекуле требует существенного уменьшения размера преобразователей электрического сигнала, переход на наноуровень. Как раз конструированием таких преобразователей, а также созданием измерительной системы для них мы и занимаемся. А еще тем, как подвести молекулу к электродам, зарегистрировать от нее ток. Очень важная часть — подача необходимого количества физраствора к молекуле.
Многие исследования, требующие особого внимания, усердия, терпения, например, при работе с микроскопами, ведут молодые ученые, студенты вузов, а также магистранты и аспиранты Пущинского университета, проходящие обучение на базе Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН, в котором я работаю. Благодаря средствам, выделенным программой на наш проект, мы смогли привлечь наиболее способных и достойно стимулировать их труд. Несколько тысяч рублей — весьма ощутимая прибавка к их зарплатам и стипендиям.
Первый этап работы — создание преобразователей — завершен. Остальное сделаем в следующие два из трех лет, отведенных программой на выполнение проекта.
Интересуюсь у Анатолия Николаевича, почему нацелились сразу на одну молекулу? Не проще было бы для начала разработать технологию, скажем, для пяти молекул? Оказывается, не проще. Чтобы иметь дело с несколькими частицами, пришлось бы их “сшить” в одну цепочку, поясняет ученый. А это достаточно сложная процедура.
В планах исследователей — сделать преобразователи широкопрофильными, позволяющими вести измерения характеристик исследуемых веществ одновременно на нескольких биосенсорах. Уже сейчас ясно, что разрабатываемая нанобиотехнология позволит быстро и, главное, с меньшими затратами расшифровывать строение ДНК. Словом, область ее применения может быть достаточно широкой.
ПОЛНОСТЬЮ МАТЕРИАЛ СПЕЦВЫПУСКА ПРЕДСТАВЛЕН В ФОРМАТЕ PDF.
Спецвыпуск подготовили
Наталия Булгакова
и Фирюза ЯНЧИЛИНА
(в рамках ГК 14.741.12.0236)
Нет комментариев