Одним из современных направлений исследования в области химии и науки о материалах является замена ферментов искусственно синтезированными катализаторами, включая и наноразмерные катализаторы.

Такой подход весьма перспективен, например, в области иммунодиагностики, которая включает в себя целый спектр методов, предполагающих использование ферментов: иммуноферментный анализ, вестерн-блоттинг, иммуногистохимия и т.д. Во всех этих методах ферменты (прежде всего пероксидаза хрена) играют ключевую роль. Превращая бесцветные молекулы-субстраты в окрашенные молекулы-продукты, они генерируют цветной сигнал, по которому можно оценить результат анализа и поставить диагноз.

Замена ферментов искусственными наноразмерными катализаторами в таких методах может позволить уменьшить себестоимость анализов, увеличить их чувствительность, решить проблемы с воспроизводимостью свойств ферментных препаратов.

Павел Храмцов – старший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунологии и нанобиотехнологии ИЭГМ УрО РАН:
«Новые перспективные каталитические наноматериалы по своим структуре и механизму действия кардинально отличаются от фермента. В связи с этим, логично ожидать, что и оптимальные условия реакции будут для них различны. Тем не менее, в большинстве современных исследований каталитическая реакция проводится при использовании коммерческих субстратов, оптимизированных для применения с ферментом.
В исследовании было показано, что оптимизация состава субстратных растворов является простым и дешевым способом существенного увеличения интенсивности сигнала в анализах. Мы надеются, что этот подход станет неотъемлемой частью разработки методов иммуноанализов, в которых применяются наноматериалы».

Работы были выполнены научным коллективом, включающим в себя ученых ИЭГМ УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН), студентов биологического факультета Пермского государственного национального исследовательского университета, а также сотрудников лаборатории прикладного магнетизма Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН и Центра коллективного пользования Института иммунологии и физиологии УрО РАН (г. Екатеринбург).

Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда и Правительства Пермского края, грант № 22-24-20091 (руководитель М.Б. Раев).

Результаты исследования представлены в статье
Khramtsov, P.; Minin, A.; Galaeva, Z.; Mukhlynina, E.; Kropaneva, M.; Rayev, M. Optimizing the Composition of the Substrate Enhances the Performance of Peroxidase-like Nanozymes in Colorimetric Assays: A Case Study of Prussian Blue and 3,3′-Diaminobenzidine. Molecules 2023, 28, 7622. https://doi.org/10.3390/molecules28227622 (WoS, Scopus, Q1)