Ученые НИУ МИЭТ и Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН совместно с сербскими и американскими коллегами создали биосенсор для определения плесневых токсинов в вине.
Микотоксины плесени, попавшие в вино из зараженного грибком сусла, могут быть опасны для здоровья. Для их обнаружения традиционно используют жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию и иммуноферментный анализ. Это эффективные, но трудоемкие методы, и у домашних виноделов может отсутствовать необходимое оборудование.
Ученые предложили альтернативу — простой в использовании, быстрый и рекордно чувствительный биосенсор для определения микотоксинов на основе графеновых полевых транзисторов и аптамеров, которые специфически связываются с охратоксином А. Этот микотоксин нарушает работу нервной и иммунной систем, почек, печени, и даже может спровоцировать развитие онкологических заболеваний.
Сам датчик представляет собой кремниевую подложку с металлическими дорожками. На них перенесен слой графена, на которых химически «подвешены» аптамеры. При связывании с охратоксином аптамеры изменяют свою конфигурацию, что влияет на количество путешествующих электронов в графене. В результате электрические свойства материала меняются, что фиксируют подключенные к устройству измерительные приборов. Чем выше концентрация определяемого вещества в образце, тем сильнее будет сигнал.
Новый сенсор фиксирует триллионные доли моль на литр, что на два порядка ниже допустимого значения, причем для анализа достаточно одной капли напитка. Весь анализ занимает меньше минуты.
«Наши биосенсоры показали рекордные скорость и точность выявления охратоксина А по сравнению с другими существующими устройствами. Пробоподготовка образцов максимально проста, калибровка не требуется, а очистка чипов не представляет сложностей. Разработанный биосенсор содержит 30 графеновых датчиков. Набор аптамеров можно расширить, чтобы определять больше опасных для человека соединений за раз», — рассказал доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнологии» Национального исследовательского университета «МИЭТ» Иван Бобринецкий.
Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда, результаты опубликованы в журнале Biosensors & Bioelectronics.