Мониторинг уровня глюкозы является одним из наиболее важных компонентов мониторинга состояния здоровья. Недавно группа ученых создала флуоресцентный наносенсор, который не требует батареек и содержит одностенные углеродные нанотрубки и неактивную версию фермента глюкозооксидазы (GOx). Результаты были опубликованы в Angewandte Chemie.
Авторы подробно описывают, что непрерывное, обратимое и неинвазивное биоизображение уровней глюкозы в жидкостях и тканях организма достижимо, поскольку фермент не находится в активном состоянии, что предотвращает потребление анализируемого вещества во время измерения.
Электрохимические датчики на основе GOx обычно используются для измерения уровня глюкозы в крови. Но для этих датчиков также требуются большие электрические цепи и батареи, что затрудняет создание имплантируемых устройств для непрерывного мониторинга. Они также выделяют смертельно опасную перекись водорода в качестве побочного продукта.
С другой стороны, небольшие ОУНТ могут быть встроены в ткани и предоставлять данные биовизуализации. ОУНТ излучают флуоресцентный сигнал ближнего инфракрасного диапазона при стимуляции светом, который проходит через ткань и легко регистрируется с помощью неинвазивных методов биовизуализации.
К сожалению, наиболее эффективный метод загрузки молекул на ОУНТ — обработка ультразвуком — по существу делает молекулы GOx неактивными, что затрудняет разработку наносенсоров на основе ОУНТ на основе GOx. По словам Маркиты П. Лэндри и ее исследовательской группы из Калифорнийского университета в Беркли, США, идея о том, что активный GOx необходим датчикам на основе GOx для обнаружения глюкозы, в настоящее время опровергнута.
Они синтезировали сенсоры SWCNT, загруженные GOx, с помощью ультразвука, что позволило им количественно определять уровень глюкозы в сыворотке, плазме и срезах мозга мышей с чувствительностью, селективностью и надежностью.
Способность бездействующего фермента GOx связывать глюкозу без ее преобразования дала исследователям объяснение этому неожиданному открытию. Модуляция сигнала флуоресценции требовала только связывания.
Ученые даже создали фермент GOx без реактивной группы, необходимой для преобразования глюкозы, так что он был бы полностью независим от активности GOx. Столь же надежный, как и первый конъюгат SWCNT и природного GOx, датчик apo-GOx-SWCNT был способен обнаруживать глюкозу в жидкостях организма и срезах мозга мыши.
Исследователи выделяют некоторые существенные преимущества, связанные с бездействующими молекулами GOx. Например, обработка ультразвуком является эффективным подготовительным этапом, который может упростить процесс производства наносенсоров GOx-SWCNT. Показания не только обратимы по своей сути, и анализируемое вещество не расходуется в процессе ферментации, но и не приводит к образованию вредных побочных продуктов и позволяет проводить неинвазивный непрерывный мониторинг уровня глюкозы в тканевых жидкостях.
