RU2829593C1 - Планарный наноструктурированный сенсор на основе поверхностного плазмонного резонанса для определения метотрексата в плазме крови человека - Google Patents
Планарный наноструктурированный сенсор на основе поверхностного плазмонного резонанса для определения метотрексата в плазме крови человека Download PDFInfo
- Publication number
- RU2829593C1 RU2829593C1 RU2024107658A RU2024107658A RU2829593C1 RU 2829593 C1 RU2829593 C1 RU 2829593C1 RU 2024107658 A RU2024107658 A RU 2024107658A RU 2024107658 A RU2024107658 A RU 2024107658A RU 2829593 C1 RU2829593 C1 RU 2829593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methotrexate
- drug
- silver nanoparticles
- chemically
- optical sensor
- Prior art date
Links
- FBOZXECLQNJBKD-ZDUSSCGKSA-N L-methotrexate Chemical compound C=1N=C2N=C(N)N=C(N)C2=NC=1CN(C)C1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 FBOZXECLQNJBKD-ZDUSSCGKSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 229960000485 methotrexate Drugs 0.000 title claims abstract description 47
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 title claims abstract description 18
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 title abstract description 15
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 title description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims abstract description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 21
- 206010039073 rheumatoid arthritis Diseases 0.000 description 21
- 229940126585 therapeutic drug Drugs 0.000 description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 16
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 9
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 9
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 9
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 9
- 238000012552 review Methods 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 208000030453 Drug-Related Side Effects and Adverse reaction Diseases 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 230000002974 pharmacogenomic effect Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 5
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 5
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 4
- 229920000370 gamma-poly(glutamate) polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000001050 pharmacotherapy Methods 0.000 description 4
- ZFXYFBGIUFBOJW-UHFFFAOYSA-N theophylline Chemical compound O=C1N(C)C(=O)N(C)C2=C1NC=N2 ZFXYFBGIUFBOJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102100029753 Reduced folate transporter Human genes 0.000 description 3
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 3
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 210000005087 mononuclear cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000003285 pharmacodynamic effect Effects 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 231100001274 therapeutic index Toxicity 0.000 description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100021023 Gamma-glutamyl hydrolase Human genes 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710182657 Reduced folate transporter Proteins 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 239000003435 antirheumatic agent Substances 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 239000002988 disease modifying antirheumatic drug Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002875 fluorescence polarization Methods 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 125000000291 glutamic acid group Chemical group N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)* 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 2
- 230000007154 intracellular accumulation Effects 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000001294 liquid chromatography-tandem mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- GLVAUDGFNGKCSF-UHFFFAOYSA-N mercaptopurine Chemical compound S=C1NC=NC2=C1NC=N2 GLVAUDGFNGKCSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000009456 molecular mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000004885 tandem mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 229960000278 theophylline Drugs 0.000 description 2
- HODZDDDNGRLGSI-NSHDSACASA-N 7-hydroxymethotrexate Chemical compound N=1C2=C(N)N=C(N)N=C2NC(=O)C=1CN(C)C1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 HODZDDDNGRLGSI-NSHDSACASA-N 0.000 description 1
- 208000030090 Acute Disease Diseases 0.000 description 1
- 108091023020 Aldehyde Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102000048262 Aldehyde oxidases Human genes 0.000 description 1
- 241001550224 Apha Species 0.000 description 1
- 102000014914 Carrier Proteins Human genes 0.000 description 1
- 241000252506 Characiformes Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N Digoxin Natural products O([C@H]1[C@H](C)O[C@H](O[C@@H]2C[C@@H]3[C@@](C)([C@@H]4[C@H]([C@]5(O)[C@](C)([C@H](O)C4)[C@H](C4=CC(=O)OC4)CC5)CC3)CC2)C[C@@H]1O)[C@H]1O[C@H](C)[C@@H](O[C@H]2O[C@@H](C)[C@H](O)[C@@H](O)C2)[C@@H](O)C1 LTMHDMANZUZIPE-AMTYYWEZSA-N 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N Fluorouracil Chemical compound FC1=CNC(=O)NC1=O GHASVSINZRGABV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010071602 Genetic polymorphism Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 239000005517 L01XE01 - Imatinib Substances 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZQDCMWJEBCWBR-UUOKFMHZSA-N Mizoribine Chemical compound OC1=C(C(=O)N)N=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 HZQDCMWJEBCWBR-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 1
- CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N Phenytoin Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C1(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 108091006778 SLC19A1 Proteins 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070863 Toxicity to various agents Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000009056 active transport Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001028 anti-proliverative effect Effects 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000003339 best practice Methods 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 150000003943 catecholamines Chemical class 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000007012 clinical effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000033310 detection of chemical stimulus Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N digoxin Chemical compound C1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](C)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@@H]3C[C@@H]4[C@]([C@@H]5[C@H]([C@]6(CC[C@@H]([C@@]6(C)[C@H](O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)C[C@@H]2O)C)C[C@@H]1O LTMHDMANZUZIPE-PUGKRICDSA-N 0.000 description 1
- 229960005156 digoxin Drugs 0.000 description 1
- LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N digoxine Natural products C1C(O)C(O)C(C)OC1OC1C(C)OC(OC2C(OC(OC3CC4C(C5C(C6(CCC(C6(C)C(O)C5)C=5COC(=O)C=5)O)CC4)(C)CC3)CC2O)C)CC1O LTMHDMANZUZIPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 230000036267 drug metabolism Effects 0.000 description 1
- 239000002359 drug metabolite Substances 0.000 description 1
- 238000002651 drug therapy Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 238000010579 first pass effect Methods 0.000 description 1
- 229960002949 fluorouracil Drugs 0.000 description 1
- 229940014144 folate Drugs 0.000 description 1
- OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N folic acid Chemical compound C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- 235000019152 folic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011724 folic acid Substances 0.000 description 1
- 108010062699 gamma-Glutamyl Hydrolase Proteins 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 150000002307 glutamic acids Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005709 gut microbiome Species 0.000 description 1
- 210000003494 hepatocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- KTUFNOKKBVMGRW-UHFFFAOYSA-N imatinib Chemical compound C1CN(C)CCN1CC1=CC=C(C(=O)NC=2C=C(NC=3N=C(C=CN=3)C=3C=NC=CC=3)C(C)=CC=2)C=C1 KTUFNOKKBVMGRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002411 imatinib Drugs 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 208000017169 kidney disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001078 lithium Drugs 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229960001428 mercaptopurine Drugs 0.000 description 1
- 238000010197 meta-analysis Methods 0.000 description 1
- 229950000844 mizoribine Drugs 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 238000005220 pharmaceutical analysis Methods 0.000 description 1
- 229960002036 phenytoin Drugs 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229940002612 prodrug Drugs 0.000 description 1
- 239000000651 prodrug Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003127 radioimmunoassay Methods 0.000 description 1
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(I) nitrate Inorganic materials [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009097 single-agent therapy Methods 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 210000002437 synoviocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 230000032895 transmembrane transport Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области оптики и касается способа получения оптического сенсора с плазмонной структурой для получения разрешенных спектров лекарственного средства «метотрексат» в плазме человека. Способ включает создание химическим способом островковой пленки серебряных наночастиц. Для этого на химически очищенное кварцевое стекло марки «КУ-1» размером 3 на 4 см химически наносят, а затем высушивают при комнатной температуре в течение 2 часов гидрозоль наночастиц серебра размером до 80 нм в количестве 2 мл. Технический результат заключается в упрощении конструкции и обеспечении возможности определения лекарственного средства «метотрексат» в концентрации порядка 10-10 моль/литр в плазме крови человека. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области физики, а именно к оптике, и представляет собой устройство - наноструктурированный оптический сенсор, основанный на эффекте поверхностного плазмонного резонанса, используемый для усиления сигнала комбинационного рассеяния метотрексата в плазме человека. Изобретение может быть использовано в физике, медицине, биофизике.
Известны работы, являющиеся предпосылками заявляемого изобретения. Нижеприведенные примеры составляют часть предпосылок заявляемого изобретения и/или раскрывают методики, которые можно применять к некоторым аспектам заявляемого изобретения.
Разработка новых методов биомедицинских исследований с большим объемом данных, таких как секвенирование ДНК, протеомика, устройств мониторинга и протоколов визуализации, выявило значительные различия в механизмах и факторах, способствующих развитию заболеваний у конкретных исследуемых пациентов [Goetz L.Н., Schork N.J. Personalized medicine: motivation, challenges, and progress //Fertility and sterility. - 2018. - T. 109. - №. 6. - C. 952-963]. В связи с этим возникают вопросы о том, в какой степени эти индивидуальные различия должны влиять на выбор оптимального способа лечения, мониторинга или профилактики заболевания. Основным правилом персонализированной медицины является уверенность в том, что одно и то же заболевание может иметь различную причину, клиническое течение и терапевтическую эффективность в зависимости от особенностей пациента. Поэтому в последние годы решающее значение в тактике ведения и лечения конкретного пациента имеет индивидуальный подход или персонализированная медицина [Klak A. et al. Personalized medicine in rheumatology //Reumatologia/Rheumatology. - 2016. - T. 54. - №. 4. - C. 177-186]. Персонализированная медицина, основанная на клинических, генетических и геномных данных, уникальных для каждого пациента, является противоположностью традиционному терапевтическому процессу, который основан на адаптации лечения к видимым симптомам заболевания [Ginsburg G.S., McCarthy J.J. Personalized medicine: revolutionizing drug discovery and patient care //TRENDS in Biotechnology. - 2001. - T. 19. - №. 12. - C. 491-496]. Одним из методов, позволяющим персонифицировать подход к фармакотерапии определенных заболеваний, является терапевтический лекарственный мониторинг (ТЛМ). ТЛМ используется в клинической практике с целью определения концентрации конкретных лекарственных препаратов, что позволяет оптимизировать индивидуальные режимы дозирования [Bedoui Y. et al. Methotrexate an old drug with new tricks //International journal of molecular sciences. - 2019. -T. 20. - №. 20. - C. 5023; Гриднева Г.И. и др. Терапевтический лекарственный мониторинг метотрексата и его метаболитов в эритроцитах и мононуклеарах больных ревматоидным артритом //Современная ревматология. - 2020. - Т. 14. - №. 4. - С.60-64; Jiang X. et al. Systematic review and meta-analysis on the efficacy of methotrexate in rheumatoid arthritis //Annals of palliative medicine. - 2021. - T. 10. - №. 10. - C. 10652-10660]. В 1960-х годах были опубликованы первые фармакокинетические исследования, посвященные ТЛМ, в которых изучалась взаимосвязь между математическими теориями и результатами лечения пациентов [Kang J. S., Lee M. H. Overview of therapeutic drug monitoring //The Korean journal of internal medicine. - 2009. - T. 24. - №. 1. - С. 1]. В конце 1960-х - начале 1970-х годов клиническая фармакокинетика сформировалась как дисциплина. В 1970-х годах активно изучались нежелательные лекарственные реакции, и в ходе исследований было наглядно продемонстрировано, что путем построения терапевтических диапазонов можно снизить частоту токсичности препаратов, которые имеют узкий терапевтический индекс (дигоксин, фенитоин, литий, теофиллин) [Atkinson Jr A.J., Nordstrom К. The challenge of in-hospital medication use: An opportunity for clinical pharmacology //Clinical Pharmacology & Therapeutics. - 1996. - T. 60. - №. 4. - C. 363-367; DUHME D.W., GREENBLATT D.J., Koch-Weser J.A.N. Reduction of digoxin toxicity associated with measurement of serum levels: a report from the Boston Collaborative Drug Surveillance program //Annals of Internal Medicine. - 1974. - T. 80. - №. 4. - C. 516-519; Shenfield G. M. Therapeutic drug monitoring beyond 2000 //British journal of clinical pharmacology. - 2001. - T. 52. - №. Suppl 1. - C. 3S]. Появлению клинического фармакокинетического мониторинга способствовало также растущее понимание взаимосвязи между концентрацией и эффектами лекарственных средств, отображение фармакокинетических характеристик, появление высокопроизводительной компьютеризации и прогресс в аналитических технологиях [Kheir N. et al. Clinical pharmacokinetics: perceptions of hospital pharmacists in Qatar about how it was taught and how it is applied //International journal of clinical pharmacy. - 2015. - T. 37. - С.1180-1187; Ensom M.H. H. et al. Clinical pharmacokinetics in the 21st century: does the evidence support definitive outcomes? //Clinical pharmacokinetics. - 1998. - T. 34. - C. 265-279]. Важно отметить, что в последнее время бурное развитие фармакогенетических и фармакогеномных исследований было вызвано значительным объемом генетических данных, полученных в рамках проекта "Геном человека" [Кпарр К. К. The Human Genome Project. APhA 2000-American Pharmaceutical Association Annual Meeting. Cited 2000 Jun 2]. В настоящее время используется стандартный метод исследования концентраций лекарственных средств- высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и ее модификации. Исторически сложилось так, что большинство лабораторий разрабатывали отдельные процедуры ТЛМ с использованием различных аналитических методов, включая радиоиммуноанализ и ВЭЖХ. Наиболее часто используемыми методами являются флуоресцентный поляризационный иммуноанализ (ФПИА), иммуноферментный анализ (ИФА) и твердофазный иммунофер-ментный анализ (ELISA) [Lim J. et al. Performance evaluation of the Syva EMIT methotrexate assay on the Toshiba 200FR NEO //Laboratory Medicine Online. - 2014. - T. 4. - №. 4. - C. 187-190, Ates H.C. et al. On-site therapeutic drug monitoring //Trends in biotechnology. -2020. - T. 38. - №. 11. - C. 1262-1277]. Данные методы специфичны, однако, в некоторых случаях метаболиты или другие вещества, подобные лекарственным средствам, также распознаются при анализе образцов, приводя к ложноположительным результатам [Patel J.A. et al. Abnormal theophylline levels in plasma by fluorescence polarization immunoassay in patients with renal disease //Therapeutic drug monitoring. - 1984. - T. 6. - №. 4. - C. 458-460, Kushnir M.M. et al. Analysis of catecholamines in urine by positive-ion electrospray tandem mass spectrometry //Clinical Chemistry. - 2002. - T. 48. - №. 2. - C. 323-331]. В целом данные методики являются рутинными вследствие простоты и скорости исполнения, однако они имеют некоторые ограничения: «шумы» от компонентов матриц, метаболитов лекарств, структурно сходных препаратов других групп, а также эндогенных соединений [Xu Q.A., Madden Т.L. Analytical methods for therapeutic drug monitoring and toxicology. -John Wiley & Sons, 2011]. С другой стороны, эталонные методы, такие как жидкостная хроматография в сочетании с тандемной масс-спектрометрией (ЖХ-МС/МС), в большинстве случаев по-прежнему являются золотым стандартом для ТЛМ в клинических лабораториях, поскольку они аналитически более надежны. Однако анализ занимает много времени и сил из-за тщательной подготовки проб и значительного объема образцов, необходимых для исследования [Karami F. et al. Analytical methodologies for determination of methotrexate and its metabolites in pharmaceutical, biological and environmental samples //Journal of Pharmaceutical Analysis. - 2019. - T. 9. - №. 6. - C. 373-391, Silva M.F. et al. Liquid chromatographic methods for the therapeutic drug monitoring of methotrexate as clinical decision support for personalized medicine: a brief review //Biomedical Chromatography. -2018. - T. 32. - №. 5. - С. е4159]. Важно отметить, что современное представление о ТЛМ не ограничивается вышеописанными методами,, оно включает в себя также изучение возможности использования новых перспективных физических методов, таких как метод комбинационного рассеяния света (КРС) [Jaworska A. et al. Potential of surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in therapeutic drug monitoring (TDM). A critical review //Biosensors. - 2016. - T. 6. - №. 3. - C. 47]. Гигантское комбинационное рассеяние света (ГКРС) может быть кандидатом для ТЛМ, поскольку количественный анализ лекарств и их метаболитов в биологических образцах может быть выполнен в течение нескольких минут и с сопоставимыми или меньшими ошибками, чем обычные методы ТЛМ [Schliicker S. Surface-Enhanced raman spectroscopy: Concepts and chemical applications //Angewandte Chemie International Edition. - 2014. - T. 53. - №. 19. - C. 4756-4795, Jaworska A. et al. Potential of surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in therapeutic drug monitoring (TDM). A critical review //Biosensors. - 2016. - T. 6. - №. 3. - C. 47]. Кроме того, в настоящее время доступны портативные рамановские спектрометры, которые являются надежными, небольшими и простыми в использовании: они могут регулярно применяться в клинической практике медицинским персоналом [Jaworska A. et al. Potential of surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in therapeutic drug monitoring (TDM). A critical review //Biosensors. -2016. - T. 6. - №. 3. - C. 47]. Было продемонстрировано, что различные методы регистрации концентраций на основе ГКРС (оптический сенсор, плазмон-усиленный резонанс, электрохимический анализ) могут использоваться для проведения ТЛМ с широким спектром препаратов, таких как иматиниб, 6-меркаптопурин, 5-фторурацил, а также единично для метотрексата [Jaworska A. et al. Potential of surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in therapeutic drug monitoring (TDM). A critical review //Biosensors. - 2016. - T. 6. -№. 3. - C. 47, Goksel Y. et al. Quantification of methotrexate in human serum using surface-enhanced Raman scattering-Toward therapeutic drug monitoring //ACS sensors. - 2021. - T. 6. - №. 7. - C. 2664-2673]. Известно, что ТЛМ не используется для всех препаратов, а только для тех, которые имеют узкий терапевтический индекс, а также лекарств с выраженной фармакокинетической вариабельностью, для которых трудно контролировать целевые концентрации. Объединяя знания в области фармацевтики, фармакокинетики и фармакодинамики, ТЛМ позволяет оценивать эффективность и безопасность конкретного лекарства в различных клинических условиях [Kang J.S., Lee M.H. Overview of therapeutic drug monitoring //The Korean journal of internal medicine. - 2009. - T. 24. - №. 1. - С. 1]. Несмотря на значительный прорыв фармакотерапии ревматоидного артрита (РА), появление новых таргетных синтетических болезнь-модифицирующих антиревматических препаратов (тсБМАП), на сегодняшний день метотрексат (МТ) занимает одно из ведущих мест в терапии РА и по праву считается основным лекарственным средством в назначениях пациентам. Хорошо известно, что РА - это заболевание с прогрессирующим течением, и при отсутствии своевременной адекватной фармакотерапии происходит деструкция суставов, формирование функциональной недостаточности и значительное снижение качества жиз- ни пациентов [Гриднева Г.И. и др. Терапевтический лекарственный мониторинг метотрексата и его метаболитов в эритроцитах и мононуклеарах больных ревматоидным артритом //Современная ревматология. - 2020. - Т. 14. - №. 4. - С. 60-64]. Распространенность РА среди взрослого населения в разных странах мира установилась в диапазоне от 0,5 до 1% [Smolen J. S., Aletaha D. IB MI //Rheumatoid arthritis. Ancet. - 2016. - T. 388. - №. 10055. - C. 2023-38, van der Woude D. et al. Update on the epidemiology, risk factors, and disease outcomes of rheumatoid arthritis //Best practice & research Clinical rheumatology. - 2018. - T. 32. - №. 2. - C. 174-187]. Согласно статистическим данным, в Российской Федерации (РФ) с диагнозом «ревматоидный артрит», установленным по критериям Американской ассоциации ревматологов (ACR), Европейской лиги ревматологов (EULAR), наблюдается более 300 тыс.пациентов, пик заболеваемости приходится на 40-55 лет [Насонов, Е.Л., et al., Ревматоидный артрит в Российской Федерации по данным Российского регистра больных артритом (сообщение I). Научно-практическая ревматология, 2015. 53(5): р. 472-484]. Метотрексат - препарат «первой линии» в терапии РА, однако, вследствие узкого терапевтического индекса, а также вариабельности фармакокинетических и фармакодинами-ческих показателей у различных пациентов, может возникнуть неэффективность фармакотерапии, увеличение частоты побочных эффектов [20]. Согласно литературным данным, неэффективность монотерапии РА метотрексатом достигает 30-40% [6, 29]. В 20-30% случаев пациенты прекратили применение МТ в течение первого года терапии вследствие развития нежелательных лекарственных реакций (НЛР) [30], в другом наблюдательном исследовании - в 42% случаев [Aletaha D., Smolen J. S. Effectiveness profiles and dose dependent retention of traditional disease modifying antirheumatic drugs for rheumatoid arthritis. An observational study //The Journal of rheumatology. - 2002. - T. 29. -№. 8. - C. 1631-1638]. Фармакокинетические исследования показывают, что около 10% препарата подвергается пресистемному метаболизму в печени с помощью альдегидоксидазы с образованием одного из основных активных метаболитов - 7-гидроксиметотрексата (7-ОН-МТ), циркулирующего в крови [Maksimovic V. et al. Molecular mechanism of action and pharmacokinetic properties of methotrexate //Molecular biology reports. - 2020. - T. 47. - C. 4699-4708, Seide-man P. et al. The pharmacokinetics of methotrexate and its 7-hydroxy metabolite in patients with rheumatoid arthritis //British journal of clinical pharmacology. - 1993. - T. 35. - №. 4. - C. 409-412]. Примерно 5% препарата метаболизируется кишечной микрофлорой, превращаясь в формы 4-амино-4-дезокси-N10-метилптерроиновой и глютаминовой кислот [Bedoui Y. et al. Methotrexate an old drug with new tricks //International journal of molecular sciences. -2019. - T. 20. - №. 20. - C. 5023, Maksimovic V. et al. Molecular mechanism of action and pharmacokinetic properties of methotrexate //Molecular biology reports. - 2020. - T. 47. - C. 4699-4708.]. Внутриклеточный метаболизм МТ происходит преимущественно в эритроцитах, лейкоцитах, гепатоцитах и синовиоцитах; связан с активностью ферментов фолиполиглутамат синтетазы (FPGS) и γ-глутамил гидролазы (GGH) [Inoue К., Yuasa Н. Molecular basis for pharmacokinetics and pharmacodynamics of methotrexate in rheumatoid arthritis therapy //Drug metabolism and pharmacokinetics. - 2014. - T. 29. - №. 1. - C. 12-19]. Активный транспорт МТ через клеточную мембрану осуществляется с использованием трансмембранной транспортной системы, опосредованной белками-переносчиками [Lima A. et al. Genetic polymorphisms in low-dose methotrexate transporters: current relevance as methotrexate therapeutic outcome biomarkers //Pharmacogenomics. - 2014. - T. 15. - №. 12. - C. 1611-1635]. Эта система включает группу белков-транспортеров, которые принадлежат двум основным суперсемействам: транспортерам растворенных веществ (solute carrier - SLC) и АТФ-связывающим кассетным транспортерам (ATP-binding cassette - ABC). Большая часть МТ попадает в клетку при участии белка-переносчика восстановленных фолатов 1 (reduced folate carrier 1 - RFC-1), SLC19A1 [Fowler В. The folate cycle and disease in humans //Kidney International. - 2001. - T. 59. - C. S221-S229]. FPGS внутриклеточно опосредует последовательное добавление остатков глутаминовой кислоты к МТ и его превращение в МТ-полиглутамат. Такой механизм внутриклеточного метаболизма способствует длительной персистенции МТ в клетке, и следовательно, его противовоспалительному, а также антипролиферативному терапевтическим эффектам [Mikkelsen Т. S. et al. PharmGKB summary: methotrexate pathway //Pharmacogenetics and genomics. - 2011. - T. 21. - №. 10. -C. 679]. В тоже время, посредством работы фермента GGH происходит отщепление остатков глутаминовой кислоты от МТ-полиглутамата, превращаясь в МТ-глутамат 1 - метаболит, способный покидать клетки с помощью АТФ-транспортеров [Valiev Т. Т. et al. Role of pharmacogenetic factors in the development of side effects of methotrexate in the treatment of malignant tumors: A review //Journal of Modern Oncology. - 2021. - T. 23. - №. 4. - C. 622-627]. Данный механизм позволяет поддерживать равновесную концентрацию (Css- steady-state concentration) МТ внутри клеток [Murakami Т., Mori N. Involvement of multiple transporters-mediated transports in mizoribine and methotrexate pharmacokinetics //Pharmaceuticals. - 2012. - T. 5. - №. 8. - C. 802-836]. Внутриклеточное накопление МТ-полиглутаматов приводит к продолжительной эффективности препарата и позволяет принимать МТ один раз в неделю, несмотря на относительно короткий период полувыведения (Т1/2) препарата из плазмы [Chabner В. A. et al. Polyglutamation of methotrexate. Is methotrexate a prodrug? //The Journal of clinical investigation. - 1985. - T. 76. - №. 3. - C. 907-912]. Согласно литературным данным, плазменные и/или сывороточные концентрации МТ у пациентов с РА не коррелируют с терапевтическим эффектом МТ, а в большей степени связаны с риском развития НЛР [Ouyang Z. et al. Studies on the intracellular accumulation process of methotrexate and its correlation with the key protein using an LC-MS/MS method: a novel way to realize prospective individualized medication //Analytical and Bioanalytical Chemistry. - 2021. - T. 413. - C. 1799-1807]. Исследование же внутриклеточных метаболитов МТ, таких как МТ-полиглутаматы (МТ-ПГ2-7), прямо коррелирует с клиническим эффектом фармакотерапии низкими дозами МТ [Гриднева Г.И. и др. Терапевтический лекарственный мониторинг метотрексата и его метаболитов в эритроцитах и мононуклеарах больных ревматоидным артритом //Современная ревматология. - 2020. - Т. 14. - №. 4. - С. 60-64]. С этой целью возможно довольно успешное применение методов ГКРС в связи с простотой про-боподготовки, быстрым результатом и высокой точностью определения.
Изучение концентраций МТ и его метаболитов в различных биологических образцах было продемонстрировано в единичных работах с использованием ГКРС.Так, в исследовании Göksel Y. и др. был достигнут предел количественного определения концентрации 2,1 мкМ для метотрексата в сыворотке крови. Разработанный метод обеспечивает быстрое обнаружение (до 10 минут) и количественное определение метотрексата в сыворотке крови человека (с точностью определения >90%) [Göksel Y. et al. Quantification of methotrexate in human serum using surface-enhanced Raman scattering-Toward therapeutic drug monitoring //ACS sensors. - 2021. - T. 6. - №. 7. - C. 2664-2673]. Yang и др. исследовали МТ промежуточного слоя сэндвич-подложки путем восстановления AgN03 медной фольгой, при этом предел обнаружения достигает 1,0×10-10 моль/л [Yang J. et al. A sandwich substrate for ultrasensitive and label-free SERS spectroscopic detection of folic ac-id/methotrexate //Biomedical microdevices. - 2014. - T. 16. - C. 673-679]. В другом исследовании Fornasaro и др. был использован композит Аu-МТ с методом адсорбции на фильтровальной бумаге под действием цитрата, что позволило достигнуть предел детекции концентраций 1,0×10-7 моль/л [Fornasaro S. et al. Toward SERS-based point-of-care approaches for therapeutic drug monitoring: the case of methotrexate //Faraday Discussions. -2016. - T. 187. - C. 485-499]. Важно отметить, что в настоящее время для осуществления мониторинга фармакокинетического параметра AUC (площадь под фармакокинетической кривой) внедрены новые минимально инвазивные методы забора биологических образцов, такие как устройства для объемного абсорбционного отбора проб (volumetric absorptive microsampling (VAMS)), подготовка образцов методом «сухой капли» (dried blood spots (DBS), dried plasma spots (DPS)) и дальнейшего исследования [Martial L. С.et al. Cost evaluation of dried blood spot home sampling as compared to conventional sampling for therapeutic drug monitoring in children //PloS one. - 2016. - Т. 11. - №. 12. - С. е0167433]. Это удобные для пациента, реализуемые в домашних условиях методы с такими преимуществами, как минимальная инвазивность и минимальный объем пробы, стабильность образцов при транспортировке и хранении, экономичность. Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработка и применение новых методов определений концентраций МТ и его метаболитов, поиск предикторов неэффективности терапии метотрексатом и, как следствие, персонализированный подход к лечению РА, способствует раннему наступлению ремиссии основного заболевания и снижению риска развития НЛР, раннему прекращению приема препарата [Ling S., Bluett J., Barton A. Prediction of response to methotrexate in rheumatoid arthritis //Expert review of clinical immunology. - 2018. - T. 14. - №. 5. - C. 419-429.].
Известно изобретение «Подложка для биочипа и способ ее изготовления» (патент RU №2411180, 2011 г., G01N 33/48), содержащее сходный с используемым в заявленном способе принцип выбора и конструирования устройства, состоящего из поверхности и наночастиц благородных металлов (Ag, Au, Pt).
Недостатком данного изобретения является как сложность изготовления конструкции, так и использование фотохромного или фототерморефрактивного стекла. Известно, что стекло, в отличие от титана дает существенно больший паразитный сигнал флуоресценции и рассеяния, наличие которого сильно затрудняет выделение эффективного сигнала аналита. Такая конструкция крайне неудобна для использования с наночастицами платины, имеющими пик плазмонного поглощения в области 200-240 нм, в то время как стекло, в отличие от кварца не является оптически прозрачным в ультрафиолетовой области.
За прототип выбрано изобретение «Оптический сенсор с плазмонной структурой для определения химических веществ низких концентраций и способ его получения». (Патент RU №2720075 С1). Задачей изобретения является создание простой и эффективной конструкции для регистрации сигнала усиленного комбинационного рассеяния (до порядков 103) электромагнитным полем плазмонов, генерируемых под действием когерентного лазерного излучения на его поверхности, конструкции позволяющей определять малые (до 10-5 М) концентрации химических органических веществ.
Поставленная задача решается тем, что оптический сенсор с плазмонной структурой для определения низких концентраций химических веществ является многослойной плазмонной структурой содержащей слой наночастиц, согласно изобретению, включает в себя химически очищенное кварцевое стекло (марки КУ-1), на поверхности которого находиться слой наночастиц серебра размером до 80 нм.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения оптического сенсора с плазмонной структурой для определения низких концентраций химических веществ, при котором, создают многослойную плазмонную структуру, содержащую слой наночастиц, согласно изобретению, на слой, представляющий из себя химически очищенное квадратное, размером 1 на 1 см кварцевое стекло (марки КУ-1) наносят, а затем термически высушивают при температуре 60-100°С в течение 5 минут гидрозоль наночастиц серебра размером до 80 нм в количестве 20 мкл.
Созданный заявляемым способом оптический сенсор с плазмонной структурой позволяет получать повторяемый сигнал гигантского комбинационного рассеяния от аналита, произведя, таким образом, его детекцию и последующее определение химического состава.
Задачей заявляемого изобретения является создание эффективной биосовместимой конструкции для регистрации сигнала усиленного комбинационного рассеяния электромагнитным полем плазмонов, генерируемых под действием когерентного лазерного излучения на его поверхности, конструкции позволяющей определять лекарственное средство «метотрексат» в плазме крови человека концентрации порядка 10-10 моль/литр.
Поставленная задача решается тем, что оптический сенсор с плазмонной структурой для получения разрешенного метотрексата в плазме человека является наношерохова-той поверхностью состоящей из наночастиц серебра, согласно изобретению, включает химически очищенную кварцевую пластину марки кварца КУ-1, на поверхности которой находится островковая пленка наночастиц серебра размером до 80 нм.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения оптического сенсора с плазмонной структурой для получения разрешенных спектров лекарственного средства «метотрексат» в плазме человека, создают химическим способом островковую пленку серебряных наночастиц, согласно изобретению, на химически очищенное кварцевое стекло марки «КУ-1», размером 3 на 4 см, химически наносят, а затем высушивают при комнатной температуре в течение 2 часов гидрозоль наночастиц серебра размером до 80 нм в количестве 2 мл.
Созданный заявляемым способом оптический сенсор с плазмонной структурой позволяет получать повторяемый сигнал усиленного комбинационного рассеяния света от метотрексата в плазме порядка 10-10 моль/литр, произведя, таким образом, его регистрацию и последующую идентификацию следующим способом:
Сначала кварцевые стекла промывали под проточной водой и очищали с использованием губки, затем их промывали дистиллированной водой, лишние капли убирали при помощи салфетки. После, стекла ставили в стакан со спиртом (этиловый или изопропопиловый) в ультразвуковую ванну на 10 минут. Потом стекла вынимали, промывали дистиллированной водой и ставили в раствор хромовой смеси (хромпик) в ультразвуковую ванну на 10-15 минут. После стекла вынимали, промывали дистиллированной водой, и ставили в стакан с дистиллированной водой в ультразвуковую ванну на 10 минут. В конце стекла вынимали и высушивали при комнатной температуре. На втором этапе очищенные стекла на час помещали в раствор пираньи (смесь 30% перекиси Н2О2 и концентрированной серной кислоты H2SO4 в отношении 1:3 по объему). Подложки ставили вертикально. Через час подложки вынимали пинцетом и опускали в стакан с дистиллированной водой и промывали в нем три раза, убирали капли при помощи салфетки. Затем ставили в стакан со спиртом в ультразвуковую ванну на 2-5 минут и сушили на плитке при температуре 60-70°С в горизонтальном положении.
После сушки подложки ставили вертикально в 7% (или 0,3 М) раствор APTES (готовят добавлением 2,8 мл APTES к 37,2 мл спирта (этанол или изопропиловый)) и оставляли на полтора часа. Затем подложки вынимали, окунали два-три раз в стакан со спиртом, убирали капли при помощи салфетки и ставили сушиться на плитку при температуре 60-70°С в горизонтальном положении. В рамках третьего этапа отбирали 5 мл коллоидного раствора НЧ в эппендорф на 5 мл и центрифугировали 20 минут при скорости 10000 об/мин. Затем из эппендорфов отбирали 4,5 мл надосадочной жидкости и снова доводили общий объем диет, водой до 5 мл. Встряхивали пробирку, чтобы осадок с частицами растворился, и центрифугировали 10 мин при скорости 10000 об/мин. В конце отбирали максимально возможный объем надосадочной жидкости и разбавляли осадок дистиллированной водой до нужного объема. В рамках четвертого этапа разбавляли осадок центрифугированных НЧ дистиллированной водой до 0,8-1 мл. Затем к полученному раствору добавляли 20 мкл цитрата натрия NaCit3 и перемешивали, встряхивая пробирку. Затем, весь объем НЧ наносят на поверхность стекла, накрывали сверху бюксом и оставляли до полного высыхания при комнатной температуре. После высыхания стекла вынимали, окунали 2-3 раза в дистиллированную воду для удаления крупных агломератов и сушили на плитке.
У здорового добровольца, который не имел острых и хронических заболеваний, брали венозную кровь для экспериментальных образцов. Образцы сыворотки готовили путем забора крови объемом 5,0 мл в пробирки с активатором свертывания (кремнезем, напыленный на внутреннюю поверхность стенок пробирок) и сепарирующим гелем на основе акрила BD Vacutainer® SST™ II Advance Plus. Далее после отстаивания в вертикальном положении в штативе при комнатной температуре в течение не менее 15 минут и не более 1 часа производилось центрифугирование в режиме 1600g (3200 об/мин) в течение 15 минут с использованием центрифуги Eppendorf 5703GP417507 (R ротора 13,7 см). Затем сыворотка разливалась при помощи дозатора Eppendorf Sartorius на аликвоты по 200 мкл в криопробирки типа Эппендорф с завинчивающейся крышкой и транспортировалась в штативе с крышкой в режиме +15...+25°С с хладоэлементом для поддержания стабильной температуры в термоконтейнере для дальнейших лабораторных исследований методом гигантского комбинационного рассеяния света.
Затем были приготовлены экспериментальные растворы препарата с плазмой крови человека. В пробирку типа эппендорф помещали 50 мкл сыворотки и 50 мкл дист. воды. Данный раствор рассматривался как контроль для эксперимента. Далее были приготовлены растворы, состоящие из 50 мкл плазмы и 50 мкл препарата, концентрация которого варьировалась в диапазоне 10-2 - 10-7 М. Все образцы для эксперимента использовались через 10 минут хранения при комнатной температуре.
По истечению времени данные растворы были помещены на полученные поверхности с помощью дозатора в объеме 2 мкл. Высушивались образца на поверхности при комнатной температуре на протяжении 10-15 минут. Спектры КРС от данных растворов получали с помощью анализатора КРС Renishaw Virsa (Великобритания) и программного обеспечения WiRE 5.4.
На Фиг. 1 показан экспериментальный образец оптического сенсора на основе ост-ровковой пленки серебряных наночастиц.
На Фиг. 2 показан спектр плазмы человека с обозначенными максимумами препарата «метотрексат».
По результатам регистрации и записи сигнала комбинационного рассеяния света от препарата «метотрексат», усиленного с помощью заявленного изобретения, проводилась последующая идентификация лекарственного средства с помощью спектральной библиотеки.
Claims (2)
1. Оптический сенсор с плазмонной структурой для определения метотрексата в плазме человека является многослойной плазмонной структурой, содержащей слой наночастиц, отличающийся тем, что состоит из островковой пленки наночастиц серебра, размером таких частиц до 80 нм, нанесенной на поверхность химически чистого кварца марки КУ-1, позволяющей получать разрешенный, усиленный сигнал комбинационного рассеяния света от метотрексата в плазме человека концентрации порядка 10-10 моль/литр.
2. Способ получения оптического сенсора с плазмонной структурой для получения разрешенных спектров лекарственного средства «метотрексат» в плазме человека, при котором создают химическим способом островковую пленку серебряных наночастиц, отличающийся тем, что на химически очищенное кварцевое стекло марки «КУ-1» размером 3 на 4 см химически наносят, а затем высушивают при комнатной температуре в течение 2 часов гидрозоль наночастиц серебра размером до 80 нм в количестве 2 мл.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2829593C1 true RU2829593C1 (ru) | 2024-11-01 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120741432A (zh) * | 2025-09-04 | 2025-10-03 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 甲氨蝶呤检测dna纳米颗粒芯片及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240361A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 局在プラズモン増強センサ |
| US7351588B2 (en) * | 2004-05-19 | 2008-04-01 | Vladimir Poponin | Optical sensor with layered plasmon structure for enhanced detection of chemical groups by SERS |
| RU2543691C2 (ru) * | 2012-09-28 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "РамМикс" | Возобновляемая подложка для детектирования поверхностно-усиленного рамановского рассеяния |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7351588B2 (en) * | 2004-05-19 | 2008-04-01 | Vladimir Poponin | Optical sensor with layered plasmon structure for enhanced detection of chemical groups by SERS |
| JP2007240361A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 局在プラズモン増強センサ |
| RU2543691C2 (ru) * | 2012-09-28 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "РамМикс" | Возобновляемая подложка для детектирования поверхностно-усиленного рамановского рассеяния |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| С.А. Докторова и др. "Возможность использования метода гигантского комбинационного рассеяния света для персонализации терапии метотрексатом", Сборник тезисов VII Всероссийской научной конференции "Клинические и теоретические аспекты современнои медицины", 2022 г., стр 35-36. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120741432A (zh) * | 2025-09-04 | 2025-10-03 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 甲氨蝶呤检测dna纳米颗粒芯片及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pereira et al. | Metabolomics as a tool for the early diagnosis and prognosis of diabetic kidney disease | |
| Himawan et al. | Where microneedle meets biomarkers: futuristic application for diagnosing and monitoring localized external organ diseases | |
| Ray et al. | Label-free optical detection of multiple biomarkers in sweat, plasma, urine, and saliva | |
| Chu et al. | Towards multiplexed and multimodal biosensor platforms in real-time monitoring of metabolic disorders | |
| Rideout et al. | The current state-of-the art of LRRK2-based biomarker assay development in Parkinson’s disease | |
| Ivanova et al. | What did we learn from multiple omics studies in asthma? | |
| Liu et al. | Label‐free and non‐invasive BS‐SERS detection of liver cancer based on the solid device of silver nanofilm | |
| Chantada-Vázquez et al. | Proteomics in inherited metabolic disorders | |
| Wang et al. | Skin fibroblast metabolomic profiling reveals that lipid dysfunction predicts the severity of Friedreich’s ataxia | |
| Zang et al. | Early detection of cystic fibrosis acute pulmonary exacerbations by exhaled breath condensate metabolomics | |
| Liang et al. | Dry chemistry-based bipolar electrochemiluminescence immunoassay device for point-of-care testing of Alzheimer-associated neuronal thread protein | |
| Li et al. | Analytical characterization of methyl-β-cyclodextrin for pharmacological activity to reduce lysosomal cholesterol accumulation in Niemann-Pick disease type C1 cells | |
| Wu et al. | Increased expression of SHMT2 is associated with poor prognosis and advanced pathological grade in oral squamous cell carcinoma | |
| Chen et al. | Body fluid multiomics in 3PM-guided ischemic stroke management: health risk assessment, targeted protection against health-to-disease transition, and cost-effective personalized approach are envisaged | |
| Messina et al. | Fully integrated point-of-care platform for the self-monitoring of phenylalanine in finger-prick blood | |
| Von Seggern et al. | Purine molecules in Parkinson's disease: analytical techniques and clinical implications | |
| Nikolac et al. | ABCC8 polymorphisms are associated with triglyceride concentration in type 2 diabetics on sulfonylurea therapy | |
| Bissenova et al. | NET proteome in established type 1 diabetes is enriched in metabolic proteins | |
| Gątarek et al. | Integrated metabolomics and proteomics analysis of plasma lipid metabolism in Parkinson’s disease | |
| Almehmadi et al. | Surface-enhanced Raman spectroscopy at the Interface between drug discovery and personalized medicine | |
| Irimeș et al. | Unrevealing the connection between real sample analysis and analytical method. The case of cytokines | |
| Lei et al. | Dual-Parameter Hypoxia Sensing in Spermatozoa: A Transformative Nitroreductase/Viscosity Fluorescent Probe Unravels Metabolic Dysregulation Biomarkers for Andrological Diagnostics | |
| Muntean et al. | Serum levels of adipolin and adiponectin and their correlation with perinatal outcomes in gestational diabetes mellitus | |
| Remnitz et al. | Comparison of Methods of Detecting IL-1β in the Blood of Alzheimer’s Disease Subjects | |
| Kruchinina et al. | Possible differential diagnosis of the degrees of rheological disturbances in patients with type 2 diabetes mellitus by dielectrophoresis of erythrocytes |