Разработка электрохимического сенсора для количественного определения Helicobacter Pylori в биоптате на основе модифицированного быстрого уреазного теста: 2021 г. этап 1

Project: Grant fulfilmentTotal grant fulfilment

Project Details

Description

Проект посвящен разработке амперометрического сенсора для экспрессного количественного определения Helicobacter Pylori (HP) в биоптате. Рак желудка и толстой кишки являются одними из самых распространенных онкологических заболеваний, причиной которой может быть присутствие бактерии Helicobacter pylori, которая признана экспертами Всемирной Организации Здравоохранения абсолютно доказанным канцерогеном 1 класса. Кроме того бактерия играет решающую роль в развитии Н. рylori -индуцированного гастрита и язвы. Согласно положениям консенсуса Маастрихт V (Флоренция, 2015 г.), посвященным вопросам диагностики и лечения инфекции H. pylori исследование быстрым уреазным тестом для определения наличия инфекции H. pylori рекомендовано для первичной диагностики. Эффективность теста особенно важна для выбора правильной стратегии лечения в будущем, так как согласно рекомендациям после положительного быстрого уреазного теста необходимо назначить лечение, которое будет включать в себя антимикробные препараты. Избыточное назначение антибиотиков и связанный с ним рост антибиотикорезистентности является проблемой. H. pylori была внесена в список приоритетных патогенов для изучения и развития новых антибиотиков. На данный момент существуют коммерчески доступные быстрые уреазные тесты, которые определяют присутствие бактерии по аммиаку качественно, используя в качестве аналитического сигнала изменение цвета кислотно-основного индикатора. Количественное определение аммиака поможет судить о степени обсемененности H. pylori в биоптате и повысить точность диагностики быстрым уреазным тестом. Альтернативными методами количественного определения H. pylori в биоптате являются гистологический метод и определение бактерии методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Эти методы имеют свои недостатки: не являются экспрессными, а в случае H. pylori важно назначить лечение как можно скорее, дороги в исполнении, требуют специально обученный персонал. Определение количества бактерии гистологическим методом субъективно и сильно зависит от мастерства оператора. Количественная оценка бактерии H. pylori будет производиться по аммиаку, который образуется при расщеплении мочевины характерным для H. pylori ферментом – уреазой. План проекта включает в себя разработку способа определения аммиака, которое предполагается осуществлять с помощью газового сенсора классической конструкции: биоптат|газопроницаемая мембрана|внутренний раствор|электрод, модифицированный солями тяжелых металлов, образующих прочные комплексные соединения с аммиаком: медь, серебро, кадмий и т.д. От растворения во внутреннем растворе соль предохраняется пористой полимерной пленкой, например, Нафионом. Предварительной стадией работы является электрохимическое восстановление соли металла до металла. Аналитическим сигналом служит ток окисления металла с поверхности электрода, при потенциале, отвечающем образованию комплексного соединения иона металла и аммиака. Далее апробация сенсора будет включать себя проверки на модельном биоптате с известной уреазной активностью. Моделирование биоптата будет производиться с использованием полимерной матрицы и растительной уреазы Canavalia ensiformis, активность которой будет определяться по стандарту производителя. Далее будет проведена апробация сенсора на реальных биоптатах. Полученные значения прироста концентрации аммиака будут сопоставлены с данными гистологии и ПЦР, будет определенно значение диагностического критерия для проведения диагностики. Участники проекта Института химии имеют большой опыт исследования новых сенсорных материалов для определения глюкозы и пероксида водорода (в ферментативном и бесферментном вариантах), полученных методами прямого электрохимического синтеза (DENA), методом ионного наслаивания, и лазерно-индуцированного осаждения из раствора. В группе присутствует врач-исследователь, который имеет опыт изучения Helicobacter pylori, принимала участие в разработке, внедрении и совершенствования средств диагностики бактерии, в том числе быстрого уреазного теста. План работы на 1-й год.
В первый год работы планируется провести выбор солей тяжелых металлов для модификации поверхности электрода (печатного графитового электрода), исходя из констант устойчивости комплексов металлов (Cu(I) и (II), Cd(II), Ag(I) и др. ), способы нанесения на поверхность электрода, выбор типа газопроницаемой мембраны и состава внутреннего раствора, установления аналитических характеристик сенсора по отношению к аммиаку на модельных смесях. Результатом проекта станет способ количественного определения бактерии Helicobacter pylori аммиаку с помощью быстрого уреазного теста, будут определены диагностические критерии обнаружения Helicobacter pylori с помощью разработанного способа. Для реализации проекта планируется привлечь средств из внешних источников финансирования на 4 000 000 рублей на весь срок проекта.
Short titleGZ-2021
AcronymM3_2021 - 1
StatusActive
Effective start/end date22/03/2131/12/21