Новый инструмент для раннего выявления гипертонии

Российские учёные предложили новый инструмент для раннего выявления гипертонии. Они применили поверхностно-усиленную рамановскую спектроскопию (SERS) на основе серебряных наночастиц, чтобы обнаружить вызванные гипертонией молекулярные изменения в клетках крови на ранних стадиях заболевания. Исследование опубликовано в Biosensors.

Сердечно-сосудистые заболевания — ведущая причина смерти в мире. Высокое кровяное давление, или гипертония, — один из важнейших факторов риска, приводящий к гипоксии органов и последующему повреждению (сердечная недостаточность, инсульт, васкулопатия, нефропатия).

Гипоксические условия могут развиваться из-за изменений в структуре сосудов или аномальных изменений сродства гемоглобина к кислороду, что снижает способность гемоглобина транспортировать и высвобождать кислород в периферических тканях.

Выявление и мониторинг таких изменений на клеточном уровне может помочь в разработке новых инструментов для ранней диагностики и персонализированного лечения.

Группа учёных из НИТУ «МИСиС», МГУ, МФТИ и Копенгагенского университета предложила новый подход для селективного изучения гемоглобина в эритроцитах с помощью SERS, используя коллоидный раствор серебряных наночастиц и наноструктурированные серебряные поверхности.

«Наноструктурированные поверхности были получены растворением 0,3 г нитрата серебра в 40 мл воды с последующим добавлением 30 мл 20% раствора гидроксида натрия. Полученное вещество промывали, затем добавляли 5 мл 25% водного аммиака и 25 мл воды. Полученный раствор распыляли на поверхность покровных стёкол и подвергали термообработке. Эти наноструктуры позволили усилить рамановское рассеяние от молекул вблизи поверхности», — отметил Георгий Максимов, профессор кафедры физики материалов НИТУ «МИСиС».

Исследователи применили плазмонные SERS-нанодетекторы для оценки изменений свойств эритроцитов у нормотензивных и гипертензивных крыс. Им удалось обнаружить у гипертензивных крыс такие изменения, как снижение текучести плазматической мембраны эритроцитов. Одно из объяснений этого явления — повышенный уровень холестерина, который снижает текучесть мембраны и изменяет функцию эритроцита.

Впервые учёные наблюдали у гипертензивных крыс снижение подвижности гема в плоскости молекулы гемоглобина, что невозможно обнаружить другими методами. По мнению исследователей, это можно объяснить увеличением жёсткости мембраны, что может снижать способность гема адаптироваться к изменяющимся концентрациям кислорода и влиять на сродство гемоглобина к кислороду. Это, в свою очередь, может ухудшать снабжение тканей кислородом при гипертонии.

Предложенный подход на основе SERS может быть использован для разработки новых диагностических инструментов для выявления ранних патологий и оценки результатов лечения сердечно-сосудистых и других заболеваний.