現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷很大程度上基于利用生物組織的分子組成及其屬性。這不僅提高了診斷質(zhì)量,同時還可以查明特殊病人遺傳系統(tǒng)破壞的根源,從而找到更加有效的治療此類疾病的手段。
在近20年中,醫(yī)學(xué)界對生物傳感器研究產(chǎn)生極大的興趣。生物傳感器是一種分析工具,它的構(gòu)成中包括生物活性單元(酶、抗體、DNA、細(xì)胞、組織),它們與電化學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)及熱量學(xué)物理換能器可直接接觸。傳感器的生物構(gòu)成有:
基于pH-敏感場效應(yīng)晶體管的測量裝置,和生物傳感器共同工作;
多通道模式測量分析元件。
生物傳感器可進行物質(zhì)識別和信號轉(zhuǎn)換,通過物理換能器進行記錄。當(dāng)今,世界上最有名的商業(yè)化生物傳感器商品血糖儀,可用于測量血糖水平,被廣泛用于糖尿病患者的病情監(jiān)測。
目前,烏克蘭科學(xué)家們正在積極研發(fā)用于醫(yī)學(xué)診斷的最新傳感器。一項由烏克蘭國家科學(xué)院分子生物學(xué)及遺傳研究所(基輔)與烏克蘭國家科學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)研究所(利沃夫)共同完成的“全新醫(yī)用生物分析系統(tǒng)”項目參加了“2015年烏克蘭青年科學(xué)家總統(tǒng)獎”競賽。
該項目研發(fā)出一套全新分析儀器,包括單生物傳感器、生物傳感器系統(tǒng)及化學(xué)傳感器等。這些儀器可高精準(zhǔn)且高選擇性地確定生物樣品中系列化合物的濃度。具體來講,該項目團隊研發(fā)出的傳感器和傳感器系統(tǒng),可用于確定肌酐、尿素、精氨酸、銨、甲胺、三磷酸腺苷以及葡萄糖的濃度,相比于傳統(tǒng)分析方法具有更多優(yōu)點:可大大簡化急性和慢性疾病的診斷,如腎、肌肉甲狀腺和胰衰竭,支氣管肺系統(tǒng)功能障礙,以及某些癌癥等。
該團隊年輕的科學(xué)家,如生物學(xué)副博士斯韋特蘭娜М.等人充分優(yōu)化儀器操作,在液體環(huán)境中分析化合物和傳感器選擇性元件之間的整個級聯(lián)反應(yīng)。在創(chuàng)建傳感儀器時采用了現(xiàn)代生物技術(shù),即固定化重組酶(脲酶,精氨酸酶),各種微生物或納米載體,以及基于現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)和電子電路的各種物理換能器。
他們研發(fā)的單生物傳感器和生物傳感器系統(tǒng)已經(jīng)在血清和透析血液的實際樣品以及不同醫(yī)學(xué)制劑上通過測試,對一些生物傳感器進行了計量認(rèn)證,且提出了人類代謝產(chǎn)物定量測定的方法,并已經(jīng)獲得烏克蘭國家計量測試標(biāo)準(zhǔn)管理機構(gòu)的官方批準(zhǔn)。
“全新醫(yī)用生物分析系統(tǒng)”項目執(zhí)行過程中共發(fā)表122篇出版物,其中包括42篇論文(25篇在國外專業(yè)期刊上發(fā)表)和73篇摘要,在領(lǐng)域科學(xué)雜志上被引用105篇,發(fā)表論文累計影響因子為8.7,獲得7項烏克蘭專利,整個項目執(zhí)行期限為6年(2008至2014年)。
該團隊研發(fā)的生物傳感器測試系統(tǒng)的總體優(yōu)點是高靈敏性,特異性,數(shù)據(jù)測量和采集速度快,適合在野外條件下進行大規(guī)模研究,整體分析成本低。