Российские ученые разработали биосенсор для определения плесневых токсинов в вине

12

© РИА Новости / Константин МихальчевскийПерейти в фотобанк

Российские ученые вместе с зарубежными коллегами разработали биосенсор на основе графена и нуклеиновых цепочек для определения плесневых токсинов в вине. Результаты работы опубликованы в журнале Biosensors & Bioelectronics.

Продукт, пораженный плесенью, нельзя употреблять в пищу, даже если убрать испорченную часть: к этому времени мицелий грибка уже пророс по всему объему и распространил микотоксины, опасные для здоровья человека и животных. Это касается и вина. Если сусло было заражено грибком, приготовленным из него напитком можно серьезно отравиться.

Важно отслеживать наличие микотоксинов в вине еще до того, как оно окажется на прилавке магазина или на праздничном столе. Для этих целей традиционно используют высокоэффективную жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию и иммуноферментный анализ, сообщил доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнологии» Национального исследовательского университета «МИЭТ» Иван Бобринецкий.

«Это высокоточные методы, но довольно трудоемкие и требующие привлечения специалиста. Вино, которое производится на крупных винодельнях, постоянно проходит такую проверку, но у домашних виноделов доступа к контрольному оборудованию может не быть. Мы предложили простой в использовании, быстрый и рекордно чувствительный биосенсор для определения микотоксинов», — рассказал он.

Российские ученые разработали биосенсор для определения плесневых токсинов в вине© Фото : Пресс-служба МИЭТБиосенсор на основе графена и нуклеиновых цепочек для определения плесневых токсинов в вине

Ученые НИУ МИЭТ и Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН совместно с сербскими и американскими коллегами представили устройство на основе графеновых полевых транзисторов и аптамеров — коротких цепочек ДНК. Последние специфически связываются с наиболее встречающимся микотоксином – охратоксином А, который вырабатывают плесневые грибки из рода Аспергилл и Пеницилл.

При попадании в организм это вещество нарушает работу нервной и иммунной систем, почек, печени, а при частом употреблении может вызвать развитие раковых опухолей. Большая его опасность в том, что оно не может быть обезврежено ни химической обработкой, ни нагреванием.

Датчик представляет собой кремниевую подложку с металлическими дорожками. На них перенесен слой графена, а на него химически «подвешены» аптамеры. Принцип работы биосенсора основан на том, что аптамеры при связывании с охратоксином изменяют свою конфигурацию (наподобие сворачивания в спираль в цепочке ДНК). Этого оказывается достаточно, чтобы повлиять на количество путешествующих электронов в графене.

В результате изменяются электрические свойства материала, что можно увидеть при помощи специальных измерительных приборов, подключенных к устройству. Чем выше концентрация определяемого вещества в образце, тем сильнее будет сигнал.

Для удобства получившиеся чипы заключили в крошечные контейнеры, куда можно налить исследуемый образец — достаточно всего лишь капли. Авторы опробовали разработку на предварительно загрязненном охратоксином А красном и белом вине. Датчики смогли обнаружить рекордно низкие концентрации вещества — триллионные доли моль на литр, что на два порядка ниже допустимого значения. Сигнал появлялся уже менее чем через минуту, а в некоторых случаях – через десять секунд.

«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», — заключил Бобринецкий.

Исследование выполнено при грантовой поддержке Российского научного фонда (РНФ).

Источник: ria.ru

Читайте также: