Ученые Санкт-Петербургского государственного университета создали оптический сенсор для экспресс-анализа содержания свинца в моче человека. Метод не требует дополнительных настроек или индивидуальной калибровки, поэтому может использоваться практически без ограничений, в том числе в домашних условиях. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Talanta.
По данным Всемирной организации здравоохранения, любое количество свинца в организме представляет опасность для человека, поскольку этот металл способен формировать отложения в зубах и костях, что приводит к хронической интоксикации. Свинец может влиять на все системы органов, в том числе на нервную и репродуктивную. Например, одним из последствий отравления могут стать поведенческие расстройства и задержка умственного развития у детей. Предполагается, что несколько выдающихся исторических личностей, например, Гойя, Ван Гог, Караваджо и Бетховен, могли быть жертвами отравления свинцом.
В организм человека металл чаще всего попадает в процессе дыхания, поскольку нередко оседает в пыли, другой путь — через пищу или загрязненную воду. Так, свинец содержится в продуктах горения топлива со свинцовыми присадками, в разрушающейся краске старых домов, на аккумуляторных и лакокрасочных производствах.
Чаще всего отравление свинцом оценивается по его содержанию в крови. Также возможно измерить его количество в костях при помощи рентгеновских лучей, которые оказывают вредное радиационное воздействие на организм. Для таких исследований требуются специализированные лаборатории, дорогостоящее оборудование и квалифицированный медицинский персонал.
Эксперты Санкт-Петербургского университета предложили неинвазивную альтернативу этим методам, основанную на анализе мочи. Часть свинца выводится организмом самостоятельно через выделительную систему, поэтому содержание металла в моче отражает общую нагрузку на человека и позволяет определить наличие отравления. Для проведения подобных исследований химики СПбГУ предложили тест, себестоимость которого составляет около 90 рублей.
«Мы разработали оптический сенсор для экспресс-анализа, обеспечивающий быстрый отклик и простую визуальную оценку концентрации свинца в моче по цветовой шкале. Сенсор представляет собой тонкую полимерную мембрану, содержащую специальные активные вещества: ионофоры и хромоионофоры. Мембрана меняет свою окраску при наличии в анализируемом растворе свинца. Состав сенсора мы оптимизировали в ходе исследования, чтобы обеспечить определение металла строго в необходимом диапазоне. К главным достоинствам разработки можно отнести селективность, простоту и отсутствие необходимости в электропитании», — объяснила автор разработки, доцент кафедры физической химии СПбГУ Мария Пешкова.
Такой тест-метод выглядит как стандартный контейнер для сбора мочи, в крышку которого вмонтирован датчик, в комплекте также имеется цветовая шкала для интерпретации результата. Пациенту нужно заполнить пробирку, закрыть крышку и перевернуть. Через несколько минут цвет мембраны необходимо сравнить с цветовой шкалой, которая позволит оценить концентрацию тяжелого металла в моче.
Ученые рассказали, что в будущем собираются расширить применение датчика для полевых и клинических условий, усовершенствовать цветовую шкалу и повысить удобство использования. В планах — снизить влияние других компонентов измеряемых жидкостей на показания датчика, что позволит увеличить спектр анализируемых образцов. Кроме того, исследователи рассматривают возможность адаптации теста для обнаружения других токсичных металлов и применения разработки для контроля последствий аварий, а также для мониторинга окружающей среды.
Проведенное исследование содействует реализации национального проекта «Новые технологии сбережения здоровья». Его целью является комплекс мер, направленных на повышение эффективности и результативности медицинских исследований и разработок и создание условий для внедрения их результатов, включая превентивную медицину и технологии долголетия, а также обеспечение технологического суверенитета в области производства (изготовления) лекарственных препаратов, биомедицинских клеточных продуктов, продуктов тканевой инженерии и медицинских изделий.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com