Ученые-физики СГТУ разработали приборное обеспечение для изучения плазмы крови

Ученые-физики Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. создали приборное обеспечение для регистрации структурных изменений в транспортных белках плазмы крови человека. Эта разработка будет крайне востребована в медицине, в том числе для ранней диагностики и лечения сахарного диабета.

Исследования биофизических процессов, реализующихся в таком сложном образовании, как глобула транспортного белка, проводятся в лаборатории спектрального анализа СГТУ под руководством доктора химических наук, профессора кафедры «Физика» Геннадия Мельникова.

Само приборное обеспечение «Импульсный фосфориметр» представляет собой компактный флуориметр, который позволяет регистрировать свечение люминесцентных зондов размером в несколько ангстрем, связанных с исследуемыми белками плазмы крови. Его применение фиксирует наличие транспортных белков с измененной структурой, которые не участвуют в процессах жизнедеятельности человека.

Методика проведения измерений такова. Готовится раствор сывороточного альбумина человека. Создаются условия, при которых введенные в раствор наномаркеры связываются с глобулами САЧ нековалентными связями. Производится удаление кислорода из раствора. Образец помещается в кюветное отделение прибора, и производится измерение. Полученная временная зависимость затухания длительного свечения наномаркера обрабатывается на компьютере, сочлененном с прибором.

У разработки нет аналогов в России и есть ряд преимуществ по сравнению с зарубежными аппаратами. В частности, новое приборное обеспечение политеховцев имеет значительное временное разрешение регистрируемой кинетики затухания люминесценции зондов, что позволяет регистрировать люминесценцию с низким квантовым выходом. Кроме того, приборное обеспечение позволяет использовать для диагностики состояния белков люминесценцию наномаркеров, связанных с белками нековалентными связями. Применение длительного свечения наномаркеров позволяет повысить чувствительность диагностики. Использованное ранее оборудование и методы позволяли регистрировать быструю флуоресценцию как самих белков, так и наномаркеров, связанных с белками.

«Принцип действия нового прибора основан на чувствительности люминесцентных зондов к структурным изменениям в белках, с которыми они связаны. В результате был получен «инструмент», позволяющий изучать процессы, происходящие в наноразмерном биологическом объекте — транспортном белке»,— рассказывает один из авторов разработки, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физика» Андрей Мельников.

По мнению ученого, люминесцентные методы исследования обладают целым рядом преимуществ. Во-первых, это методы неразрушающего контроля состояния биологических объектов и, в частности, такого «нежного», как белки. Это позволяет проводить многократные измерения и наблюдать изменения свойств белков во времени.

В настоящее время получены результаты по исследованию влияния стресса, старения организма человека на структуру транспортных белков, а также воздействия глюкозы и ионов тяжелых металлов на белки. Эти сведения свидетельствуют о перспективности применения метода люминесцентного зонда и приборного обеспечения для диагностики заболеваний, возникающих вследствие структурных изменений в белках.