Химики придумали, чем заменить ферменты в глюкометрах

Ученые Уральского федерального университета решили задачу синтеза бесферментных катализаторов для сенсоров глюкозы. Они предложили осаждать поверхность электрода (тест-полоски) палладием и серебром. Сенсоры с такими полосками будут точнее определять концентрацию глюкозы в крови, они долговечней, менее прихотливы к условиям хранения и, по предварительным подсчетам разработчиков, дешевле существующих аналогов с ферментами (на одну полоску требуются миллионные доли грамма металлов). Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Статья с описанием метода послойного электрохимического осаждения опубликована в журнале Russian Chemical Bulletin. Это первое описание подобного метода в научной литературе.

«Мы использовали для осаждения напечатанный электрод — миниатюрную подложку с нанесенной на нее суспензией многостенных, то есть вставленных друг в друга, углеродных нанотрубок. Вода из суспензии, нанесенной на электрод, испаряется, а нанотрубки остаются на электроде, таким образом, увеличивая его удельную поверхность. Затем на модифицированную поверхность электрода мы несколько раз попеременно осаждали сначала серебро, а затем палладий», — рассказывает Андрей Охохонин, доцент кафедры аналитической химии УрФУ, руководитель исследовательской группы.

Метод послойного осаждения заключается в следующем. Электрод поочередно опускается в растворы соли серебра и соли палладия в разбавленной серной кислоте. В таком виде серебру и палладию до перехода в нерастворимое металлическое состояние не хватает одного и двух электронов соответственно. Помещая электрод в раствор, на него подают электрический ток. Ток восстанавливает металлы, и это приводит к образованию на поверхности электрода твердых частиц. Операция повторяется четыре раза. Новую систему, утверждают разработчики, можно использовать при создании бесферментного электрокаталитического сенсора для определения глюкозы в цельной крови.

«Такая методика еще не применялась, она оказалась эффективной. Полученный новый материал обладает значительной каталитической активностью в электрохимическом окислении глюкозы. При этом, в отличие от аналогов, реакция окисления эффективно протекает в нейтральной среде фосфатного буферного раствора, которая соответствует кислотности крови человека. Другие подобные системы либо заметно менее чувствительны к глюкозе, либо работают в щелочной среде и предусматривают дополнительный этап разведения проб крови, в определенных случаях в тысячу раз. Все это усложняет процедуры и снижает достоверность результатов анализа», — подчеркивает Андрей Охохонин.