Forskere udvikler superfølsomme sensorer til spejlmolekyler i medicin

Forskere fra Tomsk Polytechnic University har sammen med kolleger fra Tjekkiet udviklet superfølsomme sensorer til påvisning af enantiomerer, kendt som "spejlmolekyler, " i lægemidler. Disse molekyler kan reducere lægemiddeleffektiviteten eller endda være skadelige for mennesker. Eksperimenter viste, at de udviklede sensorer har høj følsomhed sammenlignet med traditionelle metoder. De bruger organometalliske rammer som fælder for enantiomerer. Studierne er publiceret i Anvendte materialer i dag .

Enantiomerer er molekyler med en lignende formel og fysiske egenskaber, men de har forskellige rotationsretninger af polariseret lys. Derfor, de er som spejlbilleder af hinanden. På grund af denne egenskab, enantiomerer kan resultere i visse biologiske effekter.

Medforfatter Olga Guselnikova, en gruppe af lektor Pavel Postnikov, siger, "Dette er chirale molekyler, hvoraf de fleste er en del af medicinske stoffer. Deres tilstedeværelse er strengt reguleret. Medicinen bør enten slet ikke indeholde enantiomerer, eller deres koncentration bør ikke være sundhedsskadelig. Så der burde være metoder til hurtigt og effektivt at påvise enantiomerer. De nuværende påvisningsmetoder omfatter elektrokemiske teknikker og kromatografi. Deres detektionsgrænse overstiger normalt ikke 10 ^-8 mol pr. liter. Vores sensorer demonstrerede en detektionsgrænse på op til 10 ^-18 , dvs. de er 10 størrelsesordener mere følsomme. I øvrigt, kromatografi er en dyr metode."

Sensoren er en tynd guldplade med en bølget overflade. Holdet har brugt sådanne plader i andre undersøgelser. Nu, det er lykkedes forskerne at rive organometalliske rammer bestående af zinkioner og organiske grundstoffer. Dette er en porøs struktur, der fanger de målrettede stoffer. Det er muligt på grund af den korrekt valgte porestørrelse i rammen og den lignende kemiske natur af de forbindelser, der skal fanges.

I særdeleshed, forskerne gennemførte eksperimenter med den ramme, der omfattede mælkesyre. Den er optisk aktiv, så de organometalliske strukturer baseret på dets enantiomerer kan være en fælde for andre optisk aktive stoffer. Denne sensorkonstruktion blev testet på et antiparkinsonlægemiddel og en række aminosyrer.

Det er nok at dryppe en opløsning af det analyserede stof på pladen. Yderligere analyse kan udføres ved hjælp af et bærbart Raman-spektrometer, hvilket tager mindre end fem minutter.

"Vores sensor forstærker signalet for spektrometeret samtidigt ved to metoder. Det er et vigtigt element i denne undersøgelse. På den ene side, signalet forstærkes fysisk på grund af effekten af ​​overfladeplasmonresonans genereret af guldpladen. På den anden side, vores organometalliske rammer forstærker signalet kemisk. Vi var en af ​​de første til at demonstrere et sensorisk system, der kombinerer to forstærkende metoder til Raman -signalet, " konstaterer forskeren.

Ifølge Dr. Guselnikova, disse sensorer kan bruges både til at kontrollere kvaliteten af ​​lægemidler og miljøovervågning, dvs. at opdage forurenende stoffer i vand og jord.