Infekcinių ligų testų tikslumas – vienas svarbiausių aspektų diagnozuojant žmogaus sveikatos būklę. Tam, kad šie testai atliktų savo funkciją, naudojami imuniniai jutikliai, kurių rezultatus nulemia tam tikri procesų metu kylantys signalai. Tačiau kartais šie signalai sutrinka, ir tai gali pakenkti nustatyti tikslią paciento diagnozę.
Todėl Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) Mechanikos fakulteto (MF) alumnas, dr. Antanas Zinovičius doktorantūros studijų metu siekė sukurti tokius imuninius jutiklius, kurių signalų perdavimas būtų daug tikslesnis.
Pasitelkė nanodaleles
Viena iš labiausiai išvystytų atpažinimo sistemų gamtoje yra mūsų imuninė sistema. Panaudojant jos komponentus, antigenus ir antikūnus, yra kuriami imuniniai jutikliai, kurie pasižymi nepaprastai dideliu jautrumu ir atrankumu.
„Bene kiekvienas iš mūsų per pastaruosius 5 metus esame vienokia ar kitokia forma išbandę imuninius jutiklius, pavyzdžiui, greituosius COVID-19 testus. Tačiau šie imuniniai jutikliai yra kokybiniai – pateikia tik atsakymą, sergate ar nesergate. O mūsų kuriami imuniniai jutikliai yra kiekybiniai – gavus rezultatą, galima tiksliai pasakyti antigeno ar antikūno koncentraciją“, – apie savo darbą pasakoja dr. A. Zinovičius.
Tačiau, pasak mokslininko, kuriant kiekybinius imuninius jutiklius dažnai susiduriama su situacija, kai signalas yra per silpnas arba blokuojamas. Todėl spręsti šias problemas yra pasitelkiama antikūnų modifikavimas fermentu, kuris, nors ir padeda sustiprinti signalą, tačiau, pasikeitus aplinkos sąlygoms, gali netekti savo savybių, dėl ko signalas susilpnėja. Taip pat sudėtingose terpėse, tokiose kaip kraujas, šis fermentas gali būti užblokuotas ir dėl to gali sumažėti signalo stiprumas. Todėl šioms problemoms spręsti dr. A. Zinovičius, kurdamas naujos kartos kiekybinius imuninius jutiklius, pasitelkė nanomedžiagas, aukso ir platinos nanodalelę bei redukuotą grafeno oksidą (aukso ir platinos nanodalelės pasižymi panašiomis savybėmis į fermentus, tačiau jų negalima denatūruoti, todėl jų sudaromas signalas yra patikimesnis), o atsirandantis signalas išmatuojamas jungtiniu skenuojančiosios elektrocheminės mikroskopijos ir elektrocheminės impedanso spektroskopijos metodu.
„Pirmiausia buvo sukurtas prototipas. Jį ištyrus, buvo nustatyta, kad jutiklis gali aptikti antigeno koncentracijas nuo 1 pikogramo (tai yra viena trilijonojo gramo dalis) iki 10 mikrogramo. Lyginant su šiuo metu esančiais imunojutikliais šis aptikimo ruožas yra 10 kartų platesnis. Taip pat imuninio jutiklio atsakas yra gaunamas per 20 minučių. Šie rezultatai patvirtina, kad sukurtas prototipas galėtų būti taikomas diagnostikoje“, – paaiškina mokslininkas.
Taip pat šie gauti rezultatai praplečia galimybes kurti tvaresnius elektrocheminius imunojutiklius. Dr. A. Zinovičius toliau paaiškina, jog kadangi šiuo būdu yra supaprastinamas mėginio paruošimas ir tampa paprastesnė antikūnų pritvirtinimo procedūra ant nebrangių paviršių, tai leidžia kurti pigius vienkartinius imuninius jutiklius, o testavimo aparatūrą panaudoti pakartotinai. „Taip pat turėtų būti apsvarstyta jutiklio sumažinimo galimybė, tokiu būdu papildomai sumažinant kainą. Dėl to kiekybiniai imuniniai jutikliai vartotojams taptų prieinami ir galėtume efektyviai stebėti savo sveikatą namie.“