Главная » Статьи » Хлопковую нить превратили в сенсор для мониторинга лития в крови

Хлопковую нить превратили в сенсор для мониторинга лития в крови

Crean et al. / ACS Sensors 2018

Британские химики разработали устройство для прямого измерения концентрации в крови лития — препараты на его основе прописывают при биполярном расстройстве и депрессии. Сенсор состоит из куска хлопковой нити, покрытой углеродными нанотрубками и мембраной, реагирующей на изменения содержания ионов лития. Статья опубликована в ACS Sensors.

Препараты лития (в основном, в виде солей) относят к классу психотропных лекарственных средств, способных стабилизировать настроение. Попадая в организм, ионы лития в первую очередь выступают в качестве антагонистов ионов натрия, ослабляя импульсы в нервных и мышечных клетках, «притормаживая» их. Именно поэтому чаще всего литий прописывают пациентам во время маниакальной фазы биполярного аффективного расстройства (сокращенно БАР, также известен как маниакально-депрессивный психоз). Литий также влияет на синтез некоторых моноаминов (в частности, норадреналина и серотонина), поэтому прописать его могут и при депрессивных расстройствах.

При приеме препаратов лития пациенту необходимо соблюдать диету, в особенности — отказаться от пищи, богатой литием (красного вина и копченых изделий). Кроме того, зачастую требуется тщательно контролировать концентрацию лития в плазме крови. Рекомендуемая концентрация лития в плазме составляет от 0,4 до 1 миллимоля на литр: меньшее значение может не давать эффекта, а большее количество может привести к нежелательным последствиям, в том числе смерти от передозировки.

Мониторинг концентрации лития в крови обычно проводят в лабораторных условиях, к примеру, с применением спектрофотометрии. В последние несколько лет разрабатываются и методики, позволяющие следить за изменением концентрации лития в крови и в домашних условиях. Все они, однако, требуют забора крови — не самой приятной и безопасной процедуры, в особенности при частом и самостоятельном мониторинге.

Разработать новый метод измерения концентрации лития в плазме удалось британским ученым из Университета Суррея под руководством Кэрол Крин (Carol Creen). Для определения уровня лития они предложили использовать обычные хлопковые нити, которые покрыли однослойными углеродными нанотрубками для того, чтобы сделать ее проводящей.

На нитку-проводник затем нанесли мембраны из набора нескольких ионофоров — веществ, которые переносят катионы различных металлов, в том числе лития. Таким образом, сенсор представлял собой нить длиной пять миллиметров и толщиной 0,35 миллиметра. При связывании лития на этой нити меняется напряжение, измеряя которое можно определить концентрацию металла в плазме. Сенсор чувствителен и к другим ионам (в том числе и к ионам натрия), но изменение концентрации лития меняет напряжение сильнее всего.

Авторы работы сообщают, что разработанный сенсор — носимый, его можно вживлять под кожу и постоянно следить за уровнем лития без постоянного забора крови. Несмотря на то, что подобный метод мониторинга показал свою эффективность в лабораторных условиях, до использования в медицинских исследованиях его необходимо будет проверить на лабораторных животных.

Сенсоры на основе углеродных нанотрубок можно использовать и для других целей. Например, несколько лет назад ученые из MIT создали портативный сенсор, «чувствительный» к запаху испорченного мяса.

Елизавета Ивтушок