Главная / Новости / Как контролировать уровень железа в крови

Как контролировать уровень железа в крови

Как контролировать уровень железа в крови

Попай, персонаж комиксов, безгранично верит в силу шпината, так же как и целые поколения родителей, радующих шпинатом своих детей. Конечно, сегодня известно, что этот вид зелени не настолько богат железом, как считалось изначально, однако бесспорным остается то, что железо крайне важно для нашего физического благосостояния. Нехватка железа, вызываемая неправильным питанием, может привести к анемии, тогда как избыток железа сигнализирует о наличии острой воспалительной реакции. Поэтому уровень железа в крови – это важный диагностический показатель в медицине.

Исследователи из Университета Ульма под руководством физика-экспериментатора Федора Железко, физика-теоретика Мартина Пленио и химика Тани Уэйл разработали новый биосенсор для определения уровня железа, который основан на применении наноалмазов. Реализация этого проекта стала возможной благодаря гранту (Synergy Grant BioQ) в размере 10,3 миллиона евро, который ученые получили в декабре прошлого года от Европейского исследовательского Совета.

«Стандартные методы анализа крови не учитывают – как и следовало ожидать – свободные ионы железа в крови, так как свободное железо токсично и поэтому его сложно обнаружить»,

– объясняет профессор Таня Уэйл, директор Института органической химии III при Университете Ульма. Данные методы рассматривают определенные белки, которые ответственны за хранение и транспортировку железа. Одним из таких белков является Ферритин, который может содержать до 4500 магнитных ионов железа. Большинство стандартных тестов используют иммунологические технологии и оценивают концентрацию железа косвенно, учитывая различные маркеры. И, тем не менее, итоги различных тестов могут приводить к непоследовательным результатам в некоторых клинических ситуациях.

Ученые из Университета Ульма разработали совершенно новый подход к выявлению Ферритина. Для этого потребовалось совместить несколько новых идей. Прежде всего, каждый атом железа связанный с Ферритином создает магнитное поле, но так как атомов всего 4500, общее магнитное поле, порождаемое ими, очень небольшое, и поэтому трудно поддается оценке. Это стало второй трудностью, которая возникла перед исследовательской группой: необходимо было разработать технологию, достаточно чувствительную для обнаружения таких слабых магнитных полей. Исследователям удалось добиться этого при помощи совершенно новой технике, основанной на использовании крошечных искусственных алмазов размером с нанометр. Важно то, что эти алмазы неидеальны – они бесцветные и прозрачные – однако содержат дефекты кристаллической решетки, которые являются оптически активными, и, тем самым, придают алмазам цвет.

«Эти цветовые центры позволяют нам оценивать ориентацию электронов во внешних магнитных полях, и таким образом, измерять их силу», – объясняет профессор Федр Железко, директор Института квантовой оптики при Университете Ульма. Далее исследовательской группе необходимо было найти способ абсорбции Ферритина поверхностью алмазов. «Осуществить это нам удалось при помощи электростатических взаимодействий между крошечными частицами алмазов и белками Ферритина», – добавляет Уэйл. «И наконец, было очень важно при помощи теоретического моделирования гарантировать, что оцениваемый сигнал в действительности согласуется с присутствием Ферритина, и таким образом утвердить метод» – говорит Мартин Пленио, директор Института теоретической физики. В число будущих планов исследовательской группы из Университета Ульма входит точное определение числа протеинов Ферритина и средней нагрузки железа на отдельные белки.

Демонстрация этого инновационного метода, как сообщается в журнале Nano Letters, представляет собой первый шаг по направлению к достижению целей недавно полученного исследователями гранта. В центре этого проекта – изучение квантовых свойств алмазов в биологии и создание самоорганизующихся алмазных структур.

«Алмазные сенсоры, таким образом, можно применять в биологии и медицине», – говорят ученые из Университета Ульма. Однако их новое изобретение имеет свои ограничения. «Определить, съели ли дети свой шпинат, алмазный сенсор не поможет, это по-прежнему прерогатива родителей», – признается квантовый физик Пленио.


Источник: sciencedaily.com


Смотрите также:

MedZZZ.ru