Czujnik "hormonu miłości"

W ludzkiej krwi krążą cząsteczki różnych związków chemicznych. Jednym z nich jest oksytocyna, substancja, która w organizmie pełni spro funkcji, ale szerzej znana jest jako "hormon miłości". Wyraźne zmiany jej stężenia we krwi sugerują potencjalną skłonność pacjenta do autyzmu. Zmiany te będzie można wykrywać za pomocą nowego czujnika chemicznego, zaprojektowanego i skonstruowanego w Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie, a selektywnie rozpoznającego nawet niewielkie ilości oksytocyny.

O badaniach poinformowali przedstawiciele IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie. Wyniki ukazały się w periodyku "Biosensors and Bioelectronics".

Dziś wydaje się, że w nieodległej przyszłości do rewolucji w medycynie mogą doprowadzić urządzenia diagnostyczne nowego typu: czułe, dokładne, szybkie, a przede wszystkim małe i bardzo tanie. Dostępne zawsze i dla każdego. Przyrządy takie mogłyby wykrywać choroby na bardzo wczesnych etapach rozwoju, w ten sposób przyczyniając się do radykalnego zwiększenia skuteczności terapii leczniczych. Głównym elementem tak nowatorskiej aparatury diagnostycznej muszą być niezawodne czujniki, zdolne reagować na obecność nawet niewielkiej liczby cząsteczek ściśle określonych związków chemicznych.

- W urządzeniach powstających w naszym zespole badawczym rolę rozpoznającą poszukiwane substancje pełnią starannie zaprojektowane i równie starannie wykonane warstwy polimerów. Główny pomysł jest tu prosty: za każdym razem staramy się zbudować warstwę z wgłębieniami - czyli lukami molekularnymi - jak najlepiej dopasowanymi pod względem kształtu oraz właściwości fizycznych i chemicznych do cząsteczek związku chemicznego, który chcemy rozpoznać w otoczeniu czujnika - mówi prof. Włodzimierz Kutner (IChF PAN).

Zespół prof. Kutnera opracował już wiele warstw polimerowych selektywnie reagujących na nawet niewielkie stężenia ważnych związków chemicznych, m.in. melaminy, nikotyny, albuminy czy neopteryny (to jeden z biomarkerów raka). Do tego grona właśnie dołączyła oksytocyna.

- Czym innym jest rozpoznanie cząsteczek oksytocyny przez warstwę polimeru, a czym innym odczytanie informacji o tym, że luki molekularne zostały zapełnione - zaznacza dr Zofia Iskierko z zespołu prof. Kutnera i wyjaśnia: - Sygnałem świadczącym o obecności oksytocyny w warstwie rozpoznającej są dla nas zmiany pojemności elektrycznej.

W testach doświadczalnych okazało się, że nowy czujnik wykrywa mikromolowe stężenia oksytocyny i reaguje poprawnie na jej obecność nawet wtedy, gdy znajduje się ona w otoczeniu cząsteczek o bardzo podobnej budowie. W zespole prof. Kutnera trwają prace nad podwyższeniem czułości czujnika do poziomu umożliwiającego detekcję stężeń nanomolowych.

Celem jest tu osiągnięcie czułości pozwalającej przeprowadzić na pojedynczej, małej kropli krwi wiele różnych testów diagnostycznych. Doświadczenia wykonane w laboratoriach IChF PAN wykazały także, że polimerowa warstwa rozpoznająca jest stosunkowo trwała i pozwala na wielokrotne powtarzanie pomiarów bez szkody dla ich czułości i selektywności.

W komunikacie IChF PAN zaznaczono, że zmiany stężenia samej oksytocyny we krwi nie wyrokują jednoznacznie, czy badana osoba ma skłonność ku autyzmowi. Zanim postawi się diagnozę, należałoby sprawdzić stężenia przynajmniej kilku innych substancji (biomarkerów) w charakterystyczny sposób powiązanych z tą chorobą.

- Nasz chemiczny czujnik do oznaczania oksytocyny jest tak naprawdę tylko pierwszym krokiem ku budowie bardziej zaawansowanego przyrządu medycznego, diagnozującego predyspozycje do autyzmu. Od pewnego czasu pracujemy już nad warstwami polimerów reagującymi na obecność dwóch innych związków kojarzonych z autyzmem: melatoniny (której nie należy mylić z melaminą) oraz kwasu gamma-aminomasłowego - podkreśla kierownik projektu badawczego, dr Piyush S. Sharma (IChF PAN).

Opis prac nad przyrządem, sfinansowanych z grantu Iuventus Plus Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, został właśnie opublikowany w cenionym periodyku naukowym "Biosensors and Bioelectronics".

Ludwika Tomala

PAP - Nauka w Polsce