Díky novému nanomateriálu je detekce zbytků antibiotik ve vodě rychlá a snadná - Catrin

Díky novému nanomateriálu je detekce zbytků antibiotik ve vodě rychlá a snadná

Malá krabička propojená s mobilním telefonem. Právě tak vypadá nový biosenzor, který okamžitě dokáže ve vodě či v mléčných výrobcích odhalit i velmi malé zbytky antibiotik, konkrétně ampicilinu. Základem je na míru připravený nanomateriál odvozený od fluorografenu, který vyvinuli vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN Univerzity Palackého a tamní přírodovědecké fakulty. Využili k tomu metodu „klikací chemie“ (z angl. click chemistry), za niž byla loni udělena Nobelova cena za chemii. Vývoj biosenzoru vědci představili v odborném časopise Small.

„Narůstající rezistence mikroorganismů vůči antibiotikům představuje jeden z nejpalčivějších problémů dnešní medicíny. Existují odhady, že v roce 2050 by mohla mít na svědomí více úmrtí než rakovina. Vedle nových terapií je potřeba také bedlivě sledovat hladiny antibiotik v různých vzorcích. Zbytková množství antibiotik se prokazatelně vyskytují nejen v odpadních vodách, ale i v pitné vodě či některých potravinách, což jen podporuje schopnost bakterií vytvářet si vůči nim odolnost. Hledáme proto rychlé, levné, účinné a jednorázové elektrochemické biosenzory, které přítomnost antibiotik prokáží,“ uvedl vedoucí výzkumného týmu Michal Otyepka z CATRIN.

Pro biosenzor olomoučtí vědci připravili na míru nový materiál odvozený od fluorografenu. „Na tuto základnu jsme navázali přes alkynové skupiny aptamer, molekulu, která je schopná odhalit sledované antibiotikum, tedy ampicilin. Napadlo nás k tomu využít technologii tzv. klikací chemie, která umožňuje přesně a rychle spojovat molekuly. Ojedinělý je nejen tento postup, ale i možnost propojení senzoru s mobilním telefonem. Měření si tak může provést kdokoliv, třeba v domácím prostředí nebo přímo v terénu,“ vysvětlil jeden z členů autorského týmu David Panáček z CATRIN.

Grafika: Martin Pykal

Účinnost senzoru výzkumníci ověřili na kohoutkové pitné vodě, v mléčných výrobcích a v lidských slinách. Zjistili, že biosenzor dokáže například v pitné vodě odhalit ještě nižší množství reziduí léčiva, než kolik pro něj činí limit stanovený Evropskou unií. Metoda je velmi jednoduchá – elektroda s naneseným nanomateriálem se ponoří do kontaminovaného roztoku a pomocí mobilu se měří množství ampicilinu. Dosud se k detekci využívají drahé přístroje a analýzy se provádějí v laboratořích proškoleným personálem.

Grafenové deriváty nevyužívají vědci v CATRIN pro biosenzory poprvé. S nápadem využít je pro detekci antibiotik přišel José Flauzino krátce po svém nástupu do CATRIN. „Jako biochemik měl naprosto konkrétní představu o biosenzoru, potřeboval ale vhodný materiál. Ten jsme mu dokázali ušít na míru, a to v rekordním čase. Od myšlenky po publikování výsledku neuplynulo více než půl roku,“ objasnil materiálový chemik Panáček. Jiným výsledkem jejich spolupráci byl v minulosti senzor pro odhalení „pančování“ hovězího vepřovým masem.


Tento výzkum byl financován Evropskou radou pro výzkum (ERC) v rámci projektu 2D-CHEM: Two-Dimensional Chemistry towards New Graphene Derivatives programu Evropské unie pro výzkum a inovace Horizont 2020. Vyjádřené názory a stanoviska jsou však pouze názory a stanoviska autora (autorů) a nemusí nutně odrážet názory a stanoviska Evropské unie nebo Evropské výkonné agentury pro výzkum. Evropská unie ani orgán poskytující grant za ně nemohou nést odpovědnost.


Autor
Martina Šaradínová
13. února 2023