Чем хороши пилларарены?
Проблема использования пиллараренов в качестве новой синтетической платформы для создания электрохимических (био)сенсоров разрабатывается учеными в рамках гранта Российского научного фонда (конкурс 2014 года). Руководитель проекта – заведующий кафедрой аналитической химии КФУ, профессор Геннадий Евтюгин.
В настоящее время одной из основных тенденций в области разработки методов определения различных соединений с помощью электрохимии – стремление к универсальности и простоте полученных методов, использовать которые можно будет и вне лаборатории, в условиях приближенных к месту взятия пробы (на складе, в больнице и т.д.). В идеале для получения результата достаточно опустить сенсор (датчик) в анализируемую жидкость и спустя некоторое время измерить и интерпретировать сигнал. Классический представитель такой концепции – глюкометр, сделанный максимально просто для потребителя, но имеющий при этом сложную «начинку». Но проблема с сенсорами в том, что они недостаточно селективны, то есть реагируют не только на определяемый объект, но и на примеси, компоненты матрицы и т.д. И извлечь необходимую информацию в данном случае сможет только специалист.
«Грант РНФ, который мы выиграли, как раз и рассчитан на то, чтобы создать некую технологию получения селективного сигнала. – Рассказал Г.Евтюгин. – Технологию, с одной стороны, универсальную, то есть подходящую для разных объектов, а с другой – специфичную в том плане, что ее применение позволит избежать проблем, связанных с интерпретацией результатов».
Решить эти проблемы можно с помощью использования синтезированного учеными кафедры органической химии (группа профессора И.Стойкова) нового класса соединений, ранее не использовавшихся в составе сенсоров – пиллараренов.
«Наша задача – совместить потенциал и достижения коллег химиков-синтетиков с возможностями электрохимии. – Отмечает Геннадий Артурович. – Уже сейчас с помощью сенсора, содержащего пилларарены, мы можем анализировать самые разнообразные объекты. В частности, определять: пестициды в продуктах питания, почве и воде; фармацевтические препараты, используемые в онкологии; биомаркеры, биологические соединения, присутствие которых в организме используется для задач медицинской диагностики; ДНК и белки.
Более того, был найден способ адаптации системы измерения для всех этих разнообразных объектов, и создан некий универсальный преобразователь сигнала, позволяющий одним и тем же способом получать информацию об их содержимом. Причем, сенсор позволяет уловить даже чрезвычайно низкое содержание объекта. Например, ДНК мы можем определять на уровне аттограмма, а концентрацию пестицидов – на уровне 1 нанограмм на литр. По параметрам чувствительности мы превзошли существующие аналоги не менее чем на два порядка величины, то есть можем анализировать в сто раз меньшее количество веществ, чем существующие аналогичные устройства. При этом анализ практически не требует дополнительных манипуляций. Мы просто опускаем сенсор в некую жидкость (вино, экстракт из почвы, свежевыжатый сок) и спустя определенное время в определенных условиях регистрируем сигнал».
Нужно отметить, что исследованиями в области электрохимических сенсоров занимаются ученые из Италии, Словакии, Франции, Англии, Швеции и США. В России работают группы специалистов в МГУ, УрФУ, Уральском экономическом университете и Саратовском государственном университете. Но именно в КФУ основной упор в исследованиях делается на развитие универсальных средств измерения и разработке сенсоров принципиально совместимых с простыми и доступными приборами, которые есть во многих лабораториях. Так, с минимальной доработкой сенсоры, разработанные университетскими химиками, можно будет использовать в сочетании с оксиметрами (приборами, предназначенными для измерения растворенного кислорода), доступными и имеющимися практически в каждой гидрохимической лаборатории.
