В Санкт-Петербургском государственном университете был создан уникальный и скоростной способ выявления в крови человека ценного биомаркера иммунной системы — неоптерина. Эта новаторская методика, базирующаяся на сочетании нанотехнологий и лазерных технологий, открывает свежие горизонты для спектрохимической астрономии и медицины будущего.
Неоптерин — ключ к пониманию иммунитета
Неоптерин является важнейшим биомаркером, определяющим активность клеточного иммунного ответа. Повышение концентрации этого соединения в крови наблюдается при ряде патологических состояний: вирусных инфекциях, раковых или аутоиммунных заболеваниях, отторжении трансплантатов и различных воспалительных реакциях. В обычных условиях уровень неоптерина очень низок, что делает его обнаружение сложной задачей: множество других биомолекул в сыворотке крови затрудняют точное измерение.
Преодоление ограничений традиционных методов
Классические лабораторные методики, такие как хроматография и масс-спектрометрия, требуют длительной и сложной подготовки пробы. Для пациентов с быстрым развитием болезни оперативная диагностика крайне важна, но существующие подходы не всегда позволяют получить срочные результаты. Именно эту проблему взялись решить ученые СПбГУ, предложив легкий и быстрый в реализации способ анализа крови на неоптерин.
Лазер и наночастицы — революция в анализе биомаркеров
В центре инновационного метода лежит явление поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света (SERS). Исследователи синтезировали наночастицы золота и объединили их в агрегаты с использованием соляной кислоты. Образующиеся в промежутках между близко расположенными наночастицами «горячие точки» обеспечивают колоссальное усиление оптического сигнала. Когда молекула неоптерина попадает в такую область, ее спектральный сигнал увеличивается в миллионы раз, становясь заметным даже в густой матрице человеческой крови.
Данная технология позволяет выделять уникальные спектральные «подписи» неоптерина, отличая его от других распространённых компонентов — аминокислот и белков. Для исключения влияния случайных факторов (например, вариаций в мощности лазера или концентрации наночастиц) используется внутренний контроль: анализ ведется не по абсолютному значению сигнала, а по его соотношению с устойчивым сигналом от белков сыворотки. Такой подход повышает достоверность результатов и открывает перспективы для стандартизации исследования.
Новые возможности диагностики: быстро, точно и безопасно
Новая методика позволяет выявлять даже чрезвычайно низкие (наномолярные) концентрации неоптерина, что делает ее незаменимой в ранней диагностике патологий и мониторинге состояния пациентов. Процедура проста: к небольшому объёму сыворотки крови добавляют специально подготовленные золотые наночастицы и кислоту, после чего анализ выполняется с применением лазера — результат появляется практически мгновенно, всего за несколько минут.
Эффективность технологии подтверждена экспериментально, что открывает широкие перспективы для практического внедрения. Методика уже готова к интеграции в комплексные системы медицинского мониторинга состояния иммунитета — как при тяжелых вирусных инфекциях, так и при наблюдении пациентов с хроническими или аутоиммунными заболеваниями, а также после трансплантаций.
Научная инфраструктура и потенциал развития
Работа проводилась в современных ресурсных центрах Научного парка СПбГУ, таких как «Оптические и лазерные методы исследования вещества», «Геомодель» и «Физические методы исследования поверхности». Обеспечение высокотехнологичным оборудованием и синергия различных научных направлений позволили создать метод, соответствующий мировым стандартам биоаналитики и нанотехнологий.
Ноу-хау СПбГУ не только решает актуальные задачи медицинской диагностики, но и закладывает фундамент для дальнейших прорывов на стыке физических, химических и биологических наук. Использование нанотехнологий и современных методов спектрохимической астрономии открывает путь к новым способам анализа биомаркеров, которые могут стать неотъемлемой частью будущей персонализированной медицины.
Позитивный взгляд в будущее медицины
Эта инновационная разработка питерских ученых — яркий пример того, как научные открытия способны прямо влиять на качество и продолжительность жизни людей. Доступность, быстрота и высокоточная аналитика дают надежду на быстрое внедрение метода в клиническую практику. Кроме того, потенциал данной технологии намного шире — она может быть адаптирована для определения различных других биомолекул, что превратит лабораторную диагностику в динамично развивающуюся, гибкую и доступную науку.
Сегодня специалисты СПбГУ продолжают развивать новые лазерные и нанотехнологические подходы в биомедицине и спектрохимии, укрепляя позиции России на передовом рубеже мировой науки. Благодаря их энтузиазму, настойчивости и профессионализму открываются перспективы, которые ещё недавно казались недостижимыми.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
