Wynalazek Polaków ułatwi wykrycie Parkinsona

Jak przypomniał Instytut w przesłanym PAP komunikacie, badania stężenia dopaminy, które w płynach fizjologicznych zazwyczaj i tak jest bardzo małe, są drogie i wymagają specjalistycznej aparatury, niedostępnej w gabinetach lekarskich.

Sytuacja może się zmienić dzięki wynalazkowi z IChF PAN. W warszawskim Instytucie skonstruowano bowiem elektrody pokryte nanocząstkami węgla, osadzonymi na drobinach polikrzemianowych. "Elektrody z powodzeniem wykorzystano do badania stężeń dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, substancji utrudniających analizę" - napisano w komunikacie.

Według przedstawicieli IChF PAN, opracowana metoda detekcji dopaminy otwiera drogę do tanich i szybkich testów medycznych. "Za ich pomocą lekarze już w swoich gabinetach mogliby z dużym prawdopodobieństwem ustalić, czy pacjent cierpi na popularne schorzenia układu nerwowego, takie jak choroba Parkinsona" - zaznaczyli.

Co ważne, jak napisano w komunikacie, wytwarzanie elektrod z nowymi pokryciami jest tanie. Elektrody naprzemiennie zanurza się na kilka sekund w odpowiednio przygotowanych zawiesinach, raz z drobinami polikrzemianowymi, raz z nanocząstkami węglowymi.

Nowe elektrody naukowcy z Instytutu wykorzystali do detekcji dopaminy w roztworach.

Niedobór dopaminy występuje m.in. w chorobie Parkinsona. "Zatem jego wykrywanie ma istotne znaczenie medyczne. Zadanie jest trudne, ponieważ stężenie dopaminy w płynach ustrojowych, nawet u osób zdrowych, jest bardzo małe. Co gorsza, w próbkach z dopaminą zazwyczaj są obecne inne substancje, takie jak kwas moczowy i askorbinowy. Oba związki generują podobne sygnały co dopamina, a występują w stężeniach tysiąckrotnie większych" - wyjaśnili badacze.

Jak opisali, aby za pomocą nowej metody sprawdzić stężenie dopaminy, elektrody z nanocząstkami węglowymi zanurza się w odpowiednio przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny.

"Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre. Nasza metoda należy do jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr" - zapewniła doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN..

Naukowcy z warszawskiej placówki PAN zwrócili uwagę, że na rynku są dostępne stosunkowo tanie, mieszczące się w dłoni przyrządy do detekcji substancji chemicznych. "Gdyby wyposażyć je w nowe elektrody i upowszechnić w gabinetach lekarskich, pacjent o swojej chorobie mógłby dowiedzieć się jeszcze przed końcem wizyty" - napisali.

W komunikacie zaznaczono jednak, że detekcja dopaminy za pomocą nowych elektrod jest możliwa do stężeń odpowiadających stężeniom dopaminy w płynach ustrojowych zdrowego człowieka. Stężenia mniejsze, charakterystyczne dla osób chorych, nie zostaną dokładnie oznaczone i detektor nie zadziała.

"Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. Ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody" - stwierdził prof. dr hab. Marcin Opałło z IChF PAN.

Elektrody pokryte nanocząstkami węglowymi osadzonymi na polikrzemianach powstały w ramach grantu "Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie". Grant, wartości ponad 73 mln złotych, jest finansowany w 85 proc. z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.

Głównymi uczestnikami grantu są Instytut Fizyki PAN (koordynator), Instytut Chemii Fizycznej PAN i Instytut Wysokich Ciśnień PAN. Wyniki badań, poprzedzone zgłoszeniem patentowym, opublikowano w czasopiśmie "Biosensors and Bioelectronics".