Российские ученые создали уникальные ДНК-сенсоры на основе красителя акридинового желтого, который способен выявлять даже небольшие количества низкомолекулярных и трудно определяемых молекул, например антибиотиков. При этом на точность анализа не влияют стабилизаторы лекарственных форм и белки пациента.
ДНК-сенсоры — перспективные системы для определения молекул, способных связываться с нуклеиновой кислотой или повреждать ее. Особенно они важны для выявления противораковых препаратов: подавляющие рост опухолевых клеток цитостатики чрезвычайно токсичны не только для дефектных, но и для нормальных клеток. Чтобы не нанести непоправимый вред здоровью пациента, необходимо контролировать содержание лекарства в биологических жидкостях в процессе лечения.
ДНК-сенсор представляет собой подложку из проводящего материала (электрод), на которую нанесены модификаторы и, собственно, ДНК. Нуклеиновые кислоты могут вступать в реакции с молекулами, содержащимися в анализируемых образцах, при этом меняются окислительно-восстановительные свойства модификатора. Так можно понять, что ДНК взаимодействует с антибиотиком в растворе образца.
«Когда мы определяем крупные молекулы вроде белков, сигнал будет высоким, но порой приходится работать и с низкомолекулярными соединениями, которые незначительно влияют на свойства системы. В таких случаях приходится усложнять как протокол создания ДНК-сенсора, так и протокол измерения», — рассказала кандидат химических наук, сотрудник лаборатории биоэлектрических и биосенсорных исследований Казанского федерального университета Татьяна Куликова.
Сотрудники Казанского федерального университета и Уральского федерального университета предложили нанести на стеклоуглеродный электрод частички углеродной черни для увеличения площади его рабочей поверхности и краситель акридиновый желтый, а затем молекулы ДНК. Свое устройство они использовали для определения цитостатика доксорубицина, который встраивается между цепочками ДНК.
Сенсор смог обнаружить наномолярные концентрации вещества несмотря на присутствие белков плазмы и стабилизаторов лекарственных форм, обычно ухудшающих результаты анализа за счет побочных реакций.
«Мы впервые использовали этот краситель в составе ДНК-сенсора, и было важно продемонстрировать сам факт его работы в качестве модификатора поверхности. Это позволило определять очень малые концентрации доксорубицина, но при этом не требовало сложной процедуры модификации сенсора. Система многообещающая, и в рамках проекта мы продолжим ее улучшать», — подвела итог руководитель проекта РНФ, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии Казанского федерального университета Анна Порфирьева.
Результаты работы, выполненной при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors.