Дофамин – это ключевой нейромедиатор, управляющий настроением, двигательной активностью и когнитивными функциями. Нарушения в его концентрации служат ранним маркером таких тяжелых патологий, как болезнь Паркинсона, Альцгеймера, а также депрессивных и тревожных расстройств. Главная проблема заключалась в том, что существующие диагностические инструменты не обладали достаточной чувствительностью для фиксации минимальных отклонений на доклинической стадии.
Ключевая особенность разработки ЮУрГУ – ее уникальная архитектура. В основе лежит угольный стержень, покрытый тончайшим керамическим слоем. Этот слой представляет собой композит из шести редкоземельных элементов: церия, гадолиния, празеодима, самария, иттрия и циркония. Как пояснил научный сотрудник лаборатории Роман Морозов, секрет кроется в кристаллической структуре материала, содержащей множество кислородных вакансий. Эти микроскопические дефекты функционируют как активные центры, которые с высокой эффективностью захватывают молекулы дофамина.
Для синтеза материала исследователи применили глицерин-нитратный метод, позволивший точно контролировать морфологию и размер частиц.
Результатом стал прибор с беспрецедентной аналитической производительностью. Сенсор регистрирует концентрацию дофамина от 3,83 микромоля на литр, игнорируя при этом помехи от других биологических соединений. В отличие от аналогов, использующих дорогие и нестабильные белковые ферменты, данное устройство относится к классу неэнзимативных, что гарантирует его долговечность и стабильность.
Внедрение этой технологии в клиническую практику открывает новые горизонты для медицины. Появляется возможность диагностировать нейродегенеративные процессы на начальных этапах, когда терапия наиболее эффективна. Кроме того, постоянный мониторинг нейромедиатора позволит врачам персонализировать медикаментозное лечение, точно подбирая дозировки и минимизируя побочные эффекты. Простота и низкая себестоимость конструкции создают потенциал для создания доступных диагностических систем для широкого применения.
