Jak przypomniano w komunikacie Instytut przesłanym PAP, badania stężenia dopaminy, które w płynach fizjologicznych zazwyczaj i tak jest bardzo małe, są drogie i wymagają specjalistycznej aparatury, niedostępnej w gabinetach lekarskich. Sytuacja może się zmienić dzięki wynalazkowi z chemików z PAN.
W warszawskim Instytucie skonstruowano bowiem elektrody pokryte nanocząstkami węgla osadzonymi na drobinach polikrzemianowych. - Elektrody z powodzeniem wykorzystano do badania stężeń dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, czyli substancji utrudniających analizę – napisano w komunikacie.
Będą tanie testy
Według przedstawicieli IChF PAN opracowana metoda detekcji dopaminy otwiera drogę do tanich i szybkich testów medycznych. - Za ich pomocą lekarze już w swoich gabinetach mogliby z dużym prawdopodobieństwem ustalić, czy pacjent cierpi na częste schorzenia układu nerwowego, takie jak choroba Parkinsona - zaznaczają w komunikacie.
Opracowane elektrody składają się z naprzemiennych warstw drobin polikrzemianowych i nanocząstek węgla. Polikrzemianowe drobiny mają rozmiary od 100 do 300 nanometrów (miliardowych części metra). Jako nieprzewodzące, pełnią jedynie rolę szkieletu rozbudowującego powierzchnię elektrody. Polikrzemiany są gęsto pokryte nanocząstkami węgla (w rozmiarach od 8 do 18 nm), które tworzą właściwą, przewodzącą prąd powierzchnię roboczą.
Wytwarzanie elektrod z nowymi pokryciami jest tanie. Elektrody naprzemiennie zanurza się na kilka sekund w odpowiednio przygotowanych zawiesinach, raz z drobinami polikrzemianowymi, raz z nanocząstkami węglowymi.
- Nanocząstki węglowe mają grupy funkcyjne naładowane ujemnie, a polikrzemiany dodatnio. Występujące między nimi oddziaływania elektrostatyczne są dość silne. Sprawdziliśmy, że, wielokrotnie powtarzając zanurzenia, można na powierzchni elektrody zbudować "kanapkę" nawet z 24 warstw - opisuje Anna Celebańska, doktorantka z IChF PAN.
Wykryć niedobór dopaminy
Nowe elektrody naukowcy z Instytutu wykorzystali do detekcji dopaminy w roztworach. Jej niedobór występuje m.in. w chorobie Parkinsona, a zatem jego wykrywanie ma istotne znaczenie medyczne.
- Zadanie jest trudne, ponieważ stężenie dopaminy w płynach ustrojowych, nawet u osób zdrowych, jest bardzo małe. Co gorsza, w próbkach z dopaminą zazwyczaj są obecne inne substancje, takie jak kwas moczowy i askorbinowy. Oba związki generują podobne sygnały co dopamina, a występują w stężeniach tysiąckrotnie większych – wyjaśniają badacze.
Jak opisali, aby za pomocą nowej metody sprawdzić stężenie dopaminy, elektrody z nanocząstkami węglowymi zanurza się w odpowiednio przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny. - Dopamina jest elektrochemicznie aktywna i dobierając odpowiednią wartość potencjału można ją utlenić. Niestety, jej sygnał jest zwykle przesłonięty sygnałami pochodzącymi od kwasów askorbinowego i moczowego. Jednak dzięki nanocząstkom węgla na powierzchni elektrod, wartości potencjałów, przy których następuje utlenienie obu kwasów, zmieniają się – czytamy w komunikacie. W efekcie piki na wykresie rozdzielają się i sygnał pochodzący od dopaminy staje się widoczny.
- Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre. Nasza metoda należy do jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr – zapewnia Celebańska.
Naukowcy z warszawskiej placówki PAN zwrócili uwagę, że na rynku są dostępne stosunkowo tanie, mieszczące się w dłoni przyrządy do detekcji substancji chemicznych. - Gdyby wyposażyć je w nowe elektrody i upowszechnić w gabinetach lekarskich, pacjent o swojej chorobie mógłby dowiedzieć się jeszcze przed końcem wizyty - napisali.
Detektor zadziała, jeśli jesteś zdrowy
Detekcja dopaminy za pomocą nowych elektrod jest możliwa do stężeń odpowiadających stężeniom dopaminy w płynach ustrojowych zdrowego człowieka. Stężenia mniejsze, charakterystyczne dla osób chorych, nie zostaną dokładnie oznaczone.
- Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. O ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody - obiecuje prof. dr hab. Marcin Opałło z IChF PAN.
(ew/pap)
