Сучасні сенсори для екологічних та медико-біологічних потреб»

Сучасні сенсори для екологічних та медико-біологічних потреб» Широке коло питань – що таке сенсори, сенсорна система людини і тварин, газові сенсори, біосенсори, сенсорні пристрої в екології, медицині та біології, бактеріальні інфекції, їх виявлення, профілактика і т.д. – було висвітлено в лекції завідувача відділу регуляції обміну речовин Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України Сергія Григоровича Шандренка на черговому засіданні лекторію «Передові рубежі біології».


Як завжди, засідання лекторію відбулося в Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна в другу середу місяця за активної участі відділення екології та аграрних наук Київської Малої академії наук, біологічного відділу Київського палацу дітей та юнацтва, а також кафедри водно-екологічних проблем Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління Мінприроди України і Національного еколого-натуралістичного центру учнівської молоді. Перше в цьому році засідання припало на 8 січня.                                                                                                                          



У дослідженнях і розробках високочутливої вимірювальної техніки в галузі біотехнологій, медицини і екології значне місце посідають біосенсори – унікальні електронні пристрої, що включають біосубстрати (тканини, рідину, клітини та ін.) або цілісні живі організми. Використання електронних і живих вузлів дало нове покоління вимірювальної апаратури, здатної позбавитися від побічної інформації та різних перешкод.У процесі еволюції живі клітини напрацювали механізм, який сприймає продукти розпаду речовин клітин, що страждають поруч, як сигнал небезпеки. Як правило, молекули, що «сигналять» про небезпеку, мають однотипову будову в різних організмів. Вони утворюються з біомолекул, які розпадаються насамперед під дією шкідливих чинників на організм. Отримавши сигнал небезпеки, біологічний вартовий частково визволяє клітини від генної та гормональної опіки, внаслідок чого інтенсифікується ділення клітин. Ось чому, наприклад, в листках алое, яке утримується у холодильнику за температури 4ОС, з’являються речовини, що здатні прискорити клітинне ділення та обмін речовин у інших організмів. Речовини, що виробляються в живій клітині за впливу негативних факторів, отримали назву біогенні стимулятори. Поява останніх в організмі (клітині) може використовуватися як тест на наявність в середовищі, яке його оточує, небезпеки. За останні роки створена велика кількість біосенсорних систем. Вони складаються з біологічного елемента розпізнавання забруднювача в природних або стічних водах і вимірювального пристрою – електрохімічного, транзистора, фотопомножувача, фотодіода, термістора та ін. Біосенсори мають два головних елементи: біологічний,  який  «розпізнає»  досліджувану речовину, й інструментальний, який забезпечує перетворення фізико-хімічних показників, які змінюються за специфічної взаємодії аналіту з сенсором, в електричний сигнал та його реєстрацію.





Біосенсори, засновані на використанні бактерій, частіше застосовуються в екологічних дослідженнях. Так, для визначення хлорованих вуглеводнів й інших токсичних компонентів стічних вод використовують біосенсор, що міряє біолюмінесценцію бактерій. Біосенсори є перспективними для сільського господарства, харчової промисловості та інших галузей господарства. Вони широко застосовуються  для  контролю систем життєзабезпечення, в тому числі, замкнутихпросторах,підземних спорудах,на підводних човнах.



Сергій Григорович не тільки навів приклади розробки та застосування сенсорних пристроїв в екології та медицині, а й розповів про створені в його відділі аналітичні прилади, які пройшли всебічне випробування й готові для практичного застосування. Зокрема під його керівництвом була розроблена та запропонована діагностика хелібактеріозу за допомогою виміру аміаку  у повітрі ротової  порожнини. Бактерії Helicobacter pylori (НР) розглядають як частину сапрофітної флори людини, яка має важливі фізіологічні функції. Однак, безконтрольне зростання популяції НР є основною причиною реалізації її патогенних властивостей та розвитку НР-залежних захворювань. Дуже важливу роль у вірулентності бактерії і в її здатності виживати в кислому вмісті шлунку відіграє секреція бактерією уреази ферменту, що розщеплює сечовину з утворенням аміаку. Аміак нейтралізує соляну кислоту шлунку і забезпечує бактерії локальну підтримку комфортного для неї pH (близько 6-7). Одночасно з цим аміак викликає хімічне подразнення.





 



Бактерія H. рylori



 



Гелікобактеріоз шлунка (ГБШ) – інфікування бактеріями HP, як доведено чисельними дослідженнями, є одним з основних чинників розвитку хронічних поверхневих гастритів та виразки дванадцятипалої кишки, які посідають одне з перших мiсць у структурi захворювань органiв шлунково-кишкового тракту. Крім того, НР визнано канцерогеном першого порядку. Тому своєчасна діагностика ГБШ має надто важливе значення для  постановки  діагнозу захворювання та вибору адекватних медикаментозних схем лікування. Діагностично важливим  є не тільки факт присутності НР, але і збільшення його популяції, що призводить до зростання уреазної активності у шлунку.  Кожен з існуючих методів діагностики ГБШ має певні недоліки і переваги. Хоча деякі з них є досить чутливими та специфічними, однак існує потреба в більш простих



Версія для друку Опубліковано: 14 Січня 2014