Ученые РФ создали сенсор для выявления признаков старения организма
Ученые создали разработали микрофлюидный чип — миниатюрное устройство, где люминол и раствор с активными формами кислорода проходят через микроканалы со специальным рельефом, дробящим и ускоренно смешивающим жидкости.
Источник: Глеб Симоненко. Изображение микрофлюидного устройства.
МОСКВА, 17 февраля /Новости науки/. Российские ученые из Университета ИТМО, Санкт-Петербургского академического университета имени Ж.И. Алферова РАН и Института аналитического приборостроения РАН создали сенсор с микроканалами для выявления признаков старения организма, сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
«Ученые разработали устройство, состоящее из микроканалов, для отслеживания активных форм кислорода. В большом количестве эти молекулы вызывают в организме окислительный стресс, который ускоряет старение и повышает риск развития болезней головного мозга и сердца. Разработка оказалась в 1,5–2 раза точнее широко используемого метода анализа, а потому она открывает новые возможности для раннего выявления ряда опасных состояний», - говорится в сообщении.
Из-за курения, употребления алкоголя, загрязненного воздуха, хронических заболеваний и ряда других факторов в организме человека накапливаются активные формы кислорода. Когда их становится слишком много, они повреждают белки и ДНК и запускают окислительный стресс — состояние, которое ускоряет старение и повышает риск онкологических заболеваний, а также возрастных болезней мозга, сердца и сосудов. Поэтому для ранней диагностики таких нарушений врачи в первую очередь оценивают уровень активных форм кислорода в организме.
Один из способов — измерять свечение, возникающее при реакции активных форм кислорода, присутствующих в крови или тканях, с люминолом. Метод сравнительно простой, однако обычно люминол светится слабо. Из-за этого приходится брать больше реагента и иногда использовать трудно получаемые биологические образцы, например спинномозговую жидкость. Кроме того, в традиционных подходах реактивы нередко дозируют вручную, а их смешивание происходит медленно — за счет внутреннего перемешивания. Это увеличивает длительность эксперимента и снижает точность измерений, поэтому ученые ищут новые способы анализа радикалов.
Ученые создали разработали микрофлюидный чип — миниатюрное устройство, где люминол и раствор с активными формами кислорода проходят через микроканалы со специальным рельефом, дробящим и ускоренно смешивающим жидкости.
Эту систему авторы предварительно смоделировали в COMSOL — программе для математического моделирования физических процессов, что позволило рассчитать и затем воссоздать наиболее эффективную форму каналов.
Люминол и раствор с активными формами кислорода поступают в параллельные микроканалы, затем смешиваются в специальных канавках и сразу попадают в зону, где датчик оценивает свечение. Вся реакция происходит за доли секунды в объеме меньше капли воды.
«Предложенное устройство позволило измерить уровень активных форм кислорода в экспериментальной смеси в 1,5–2 раза точнее классического метода, в котором погрешности возникают из-за длительности анализа и неоднородного смешивания реагентов. Более того, микрофлюидная система дает возможность в режиме реального времени отслеживать протекание реакции, а значит, исследователи смогут изучать механизмы взаимодействия веществ, что очень важно как для фундаментальных химических исследований, так и для фармацевтики», - отмечается в сообщении.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Microchemical Journal.
«Ученые разработали устройство, состоящее из микроканалов, для отслеживания активных форм кислорода. В большом количестве эти молекулы вызывают в организме окислительный стресс, который ускоряет старение и повышает риск развития болезней головного мозга и сердца. Разработка оказалась в 1,5–2 раза точнее широко используемого метода анализа, а потому она открывает новые возможности для раннего выявления ряда опасных состояний», - говорится в сообщении.
Из-за курения, употребления алкоголя, загрязненного воздуха, хронических заболеваний и ряда других факторов в организме человека накапливаются активные формы кислорода. Когда их становится слишком много, они повреждают белки и ДНК и запускают окислительный стресс — состояние, которое ускоряет старение и повышает риск онкологических заболеваний, а также возрастных болезней мозга, сердца и сосудов. Поэтому для ранней диагностики таких нарушений врачи в первую очередь оценивают уровень активных форм кислорода в организме.
Один из способов — измерять свечение, возникающее при реакции активных форм кислорода, присутствующих в крови или тканях, с люминолом. Метод сравнительно простой, однако обычно люминол светится слабо. Из-за этого приходится брать больше реагента и иногда использовать трудно получаемые биологические образцы, например спинномозговую жидкость. Кроме того, в традиционных подходах реактивы нередко дозируют вручную, а их смешивание происходит медленно — за счет внутреннего перемешивания. Это увеличивает длительность эксперимента и снижает точность измерений, поэтому ученые ищут новые способы анализа радикалов.
Ученые создали разработали микрофлюидный чип — миниатюрное устройство, где люминол и раствор с активными формами кислорода проходят через микроканалы со специальным рельефом, дробящим и ускоренно смешивающим жидкости.
Эту систему авторы предварительно смоделировали в COMSOL — программе для математического моделирования физических процессов, что позволило рассчитать и затем воссоздать наиболее эффективную форму каналов.
Люминол и раствор с активными формами кислорода поступают в параллельные микроканалы, затем смешиваются в специальных канавках и сразу попадают в зону, где датчик оценивает свечение. Вся реакция происходит за доли секунды в объеме меньше капли воды.
«Предложенное устройство позволило измерить уровень активных форм кислорода в экспериментальной смеси в 1,5–2 раза точнее классического метода, в котором погрешности возникают из-за длительности анализа и неоднородного смешивания реагентов. Более того, микрофлюидная система дает возможность в режиме реального времени отслеживать протекание реакции, а значит, исследователи смогут изучать механизмы взаимодействия веществ, что очень важно как для фундаментальных химических исследований, так и для фармацевтики», - отмечается в сообщении.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Microchemical Journal.
