Сенсорные молекулы делают возможным непрерывное измерение уровня сахара

Исследователи из Бристольского университета (Великобритания) представили простой метод синтеза молекул, способных связываться с сахарами, что делает возможной практическую реализацию чувствительных к глюкозе устройств.По словам учёных, когда-нибудь их сенсоры станут частью медицинских имплантатов, обеспечивая непрерывное считывание уровня кровяного сахара. Хорошо отлаженные тесты, точно измеряющие уровень сахара в образце крови диабетика, давно не экзотика, а реальность. Однако интересная задача по непрерывному мониторингу уровня кровяного сахара прямо внутри тела так и остаётся нерешённой. Учёные находятся в постоянном поиске высокоспецифичных молекул, способных прочно соединяться с глюкозой, эмулируя поведение белка лектина, связывающего сахар. Но основная проблема состоит в том, что гидроксильные группы сахара практически не отличаются от молекул воды на химическом уровне, а потому молекулы карбогидратов, такие как глюкоза, невозможно связать (в условиях живого организма, а не химической колбы, конечно же).

Общий мотив структуры, показывающий принцип работы молекулярного сенсора.

Энтони Девис (Anthony Davis) и его коллеги из Бристольского университета предложили простой пятистадийный метод синтеза молекулы, подражающей активному центру связывания лектина и способной обеспечить «идеальную посадку» для глюкозы. Вместо того чтобы продолжать охотиться за «неразличимыми» ОН-группами глюкозы, учёные сфокусировались на гидрофобной составляющей сахара — группах СН₂. Таким образом, во главу угла было поставлено создание полости, обладающей гидрофобными фрагментами сверху и снизу, которые совпадают с положением гидрофобных групп в молекуле глюкозы.

Несмотря на простоту синтеза (пять стадий — это действительно не слишком длинный синтез), сенсорные молекулы демонстрируют связывающую способность на уровне других, ранее синтезированных «искусственных подражателей» лектина, и способны работать при температуре тела. Ароматические фрагменты структуры молекулярного сенсора исполняют роль системы слежения за глюкозой: их флюоресценция под УФ-светом усиливается при связывании с глюкозной мишенью.

Сейчас предполагается использовать сенсорные молекулы для мониторинга уровня сахара в интенсивной терапии. Для этого нужно поместить молекулы в гель и ввести его прямо в кровоток на конце оптоволоконного кабеля. В будущем подобное устройство могло бы применяться в виде имплантата, могущего непрерывно сообщать диабетику о текущем уровне сахара. Но до этого пока ещё очень далеко…

Однако остаётся неясным, каким образом происходит освобождение сенсора от плотно сидящей «в нём» глюкозы. Это тем не менее необходимо для обеспечения «непрерывного» считывания.

Более подробно об исследовании можно узнать, прочитав статью, опубликованную в журнале Nature Chemistry.