物理科技生物学-PHYICA

解开分子形状之谜,构建更好的化学传感器

化学 2022-08-16 00:02:11

波兰科学院 多亏了Dr

克日什托夫·诺沃利塔的团队

研究人员创造了一种基于聚合物基质的传感器,这种传感器只适合特定的分子,就像圣诞姜饼饼干的切饼机一样

信用:IPC PAS,Grzegorz Krzyzewski 我们生活在这样一个时代,技术已经成为我们生活的一部分

除了许多便携式设备之外,智能手机或腕戴式健身追踪器还配备了传感器来测量脉搏或血氧饱和度等健康参数

这种设备在市场上的出现让我们的生活变得更加轻松

它彻底改变了医学,使我们甚至能够检查家里的葡萄糖水平

以个性化的方式准确预测某些疾病的进程是医学的重大挑战之一

研究人员致力于小型化、便携式平台,使快速、实时分析成为监测生物液体中不同药物水平的解决方案

其中一种是西洛他唑,这种药物用于减轻肌肉疼痛,增加血液流量和肌肉含氧量

这种药物主要用于治疗周围血管疾病和间歇性跛行

同时,它还可以用于治疗阿尔茨海默病和糖尿病

它在生物液体中的水平对于有效治疗和减少副作用是重要的

在临床实验室中用于确定生物流体中各种药物浓度以进行治疗药物监测的不同类型的分析中,研究人员试图构建能够在不访问诊断设施的情况下进行药物水平分析的设备

最近,由博士领导的波兰科学院物理化学研究所的研究人员

克日什托夫·诺沃瑞塔与卢卡西维茨研究网络-华沙药物研究所(现为工业化学研究所)、华沙医科大学和红衣主教斯特凡·怀辛斯基大学合作,设计了一种快速有效的方法来测定各种溶液中西洛他唑的浓度

科学家们制备了电极,并用分子印迹聚合物对其进行涂覆

它是如何工作的?他们已经在聚合物基质的形成阶段将建议的药物掺入其中

在除去这种“模板”并形成复杂结构后,聚合物对这种特殊的药物具有选择性

它的工作原理就像一个三维形状的益智玩具,只有特定形状的物体才能放入插槽中

在这个例子中,西洛他唑是一种分子,玩具是一种选择性聚合物基质

每个分子都有特定的形状和大小,所以不同于西洛他唑的分子不适合如此复杂的结构

“如果没有与合成化学、量子建模和药物分析相关的不同背景的研究人员的密切合作,所展示的结果是无法存档的

当然,没有M的努力和想法

乔蒂,博士

D

我们学院的学生,他们大量参与了这个项目

Noworyta

这似乎很容易,而对这种药物有选择性的化学传感器的设计和对其在生物液体中浓度的有效监测则是另一回事

为此,研究人员将聚合物基质直接合成到电极上,用于后续的电化学信号检测

这都要归功于电极上的印迹聚合物层,与西洛他唑形成了稳定的化学结构

在沉积到导电表面上之后,结合反应可以用电化学方法测量

这种聚合物能有效导电

在其结构中存在西洛他唑时,基质中的电荷转移受到干扰

这样,化学信号可以很容易地用电化学方法进行处理和呈现,尤其是在微型化并可能与芯片实验室诊断解决方案相结合时

此外,基于所提出的材料,有可能创建通用平台,使实验室功能小型化

博士;医生

Noworyta声称,他们“已经证明,制造的化学传感器可能有助于优化西洛他唑及其代谢物在体液中的浓度范围内的药物剂量和诊断

我们未来的研究将致力于使化学传感器可重复使用,并与其他技术交叉验证其性能

" 此外,作为实验的补充,科学家们进行了量子力学计算,确定了制备好的基质空腔中特定印迹分子之间的相互作用

由于这些分析,他们可以估计西洛他唑对基质的分子亲和力,并找出负责结合的相互作用类型

这允许更好地设计印迹聚合物

治疗药物浓度的监测可用于治疗和诊断目的

通常,作用部位的西洛他唑浓度无法常规测量;然而,预期的或不利的影响可能与其在生物液体中的浓度相关,而不是与剂量相关

这可以通过IPC PAN的研究人员提出的解决方案来改变

得益于其在建议方法中的监测分析,我们更接近于对生物液体中此类药物水平的突然下降进行实时分析,并根据特定参数(包括个体健康参数)控制药物剂量

这项研究发表在《生物传感器和生物电子学》上

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