Во всем мире растет спрос на различные экспресс-тесты. Они нужны врачам, чтобы быстро ставить правильный диагноз, необходимы на производстве, чтобы оперативно контролировать качество продукта, ими пользуются ученые, чтобы получать данные о состоянии участников эксперимента в режиме реального времени. Однако сейчас далеко не для всех анализов существуют моментальные устройства.

«Все знают глюкометры, — рассказывает профессор, директор НОЦ Инфохимии Университета ИТМО Екатерина Скорб. — С их помощью можно просто и быстро получить данные об уровне глюкозы в крови. Однако спектр других портативных устройств, которые могли бы так же оперативно измерять концентрацию других аналитов, к примеру ионов цинка или меди, весьма ограничен».

Сейчас ученые Первого неклассического работают над универсальной электрохимической тест-платформой, на основе которой можно создавать устройства, определяющие содержание в организме разных частиц: ионов металлов, вирусов и антител к вирусам, фрагментов ДНК или РНК, следов антибиотиков и так далее.

В частности, сотрудники ИТМО работают с научной группой профессора Анатолия Скального, изучающего влияние различных микроэлементов на здоровье человека и связь нехватки тех или иных частиц в организме с определенными заболеваниями. 

COVID-19 и цинк

Каждая группа студентов, аспирантов и молодых ученых НОЦ Инфохимии работает над своим направлением использования универсальной тест-платформы. Так, во время первой волны пандемии коронавируса команда центра предложила новый подход к определению антител и антигенов к вирусу SARS-CoV-2, вызывающему COVID-19.

«Классические тест-системы предполагают поиск каких-то определенных антител или антигенов, — объясняет Екатерина Скорб. — Мы вместе с Центром имени М. П. Чумакова работаем над тест-системами сразу широкого круга антител и антигенов. Аналогов такой системы нет в мире».

Новая система пока не внедрена в промышленное производство. Однако универсальную платформу НОЦ Инфохимии использовали для другого исследования, связанного с COVID-19. 

«Тестировалась гипотеза, что люди, которые переносят вирус тяжелее, имеют дефицит цинка в организме, — отмечает Екатерина Скорб. — Ученые провели большое количество тестов, смотрели содержание цинка в крови, моче, волосах. На основе работы была подготовлена хорошая статья на эту тему, и сейчас налаживается выпуск биометров для тестирования дефицита цинка в организме».

Другие направления

Однако работы по коронавирусу — это лишь одно из направлений, связанных с универсальной платформой. Так, сейчас ученые работают над созданием «умных» волокон, которые можно вплетать в ткань. Они будут проводить экспресс-анализ водно-солевого баланса человека по каплям пота, впитывающимся одеждой.

«Например, представим, что игроки “Зенита” будут тренироваться на поле, а тренеры смогут следить в реальном времени за их состоянием, активностью в связи с изменением водно-солевого баланса», — поясняет Екатерина Скорб.

Вызывает большой интерес создание «молекулярных паспортов» при использовании быстрых и количественных методов анализа — в частности, полученных при помощи разрабатываемой в НОЦ Инфохимии Университета ИТМО электрохимической сенсорной платформы для внедрения в пищевую и аграрную промышленности. Команда центра работает над большим проектом по контролю качества молока. Собирается база данных для анализа на четыре группы антибиотиков в молоке. В дальнейшем эти базы позволят выявлять следы антибиотиков непосредственно при роботизированном доении.

Вместе с электрохимическими тест-системами разрабатывается программное обеспечение, которое включает и мобильное приложение. С его помощью информация о тестах станет загружаться в облачное хранилище. Таким образом, данные о производителе, месте, дате и результатах анализа сохранятся. Платформа будет способна интегрироваться с локальными лабораторными информационными системами и выступать в качестве аналитического инструмента.