Экономия на крови: разработана новая система доставки биоматериалов в лаборатории
В настоящее время в медицинской и ветеринарной диагностике при анализе крови, как правило, используют специальные шприцы-пробирки для получения жидких образцов крови или сыворотки, которые доставляют в лаборатории для проведения анализа в специальных контейнерах с соблюдением температурных условий (часто в замороженном виде). Это достаточно дорого и неудобно. Например, при возникновении экстренной эпидемиологической ситуации — вспышке сибирской язвы на Ямале в 2016 году — стоимость оперативной доставки партии биоматериала в московскую лабораторию обычным образом достигала нескольких миллионов рублей. К тому же, при возможном нарушении температурных или временных условий доставки и хранения образцы крови теряют свои свойства, что приводит к неправильным результатам.
Одним из вариантов решения этих проблем является получающая все более широкое распространение технология получения сухих пятен крови. Однако и этот способ забора анализов не лишен недостатков.
«Используемый при скрининге новорожденных способ получения сухих образцов крови, когда несколько капель крови наносят на специальные целлюлозные носители, и потом высушивают на воздухе, требует специальных карточек, которые в нашей стране не производятся, а также специализированного дорогостоящего оборудования для получения образцов биоматериала для проведения последующего анализа. А такое есть далеко не в каждом крупном городе, – рассказывает предысторию открытия один из разработчиков проекта, старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем НИТУ «МИСиС», к.х.н. доцент Александр Осипов. – Кроме того трудность использования таких носителей для количественного анализа крови животных и человека обусловлена неравномерностью ее растекания на носителе ввиду сложной структуры целлюлозы и наличия необратимой сорбции компонентов крови, что сильно искажает результаты анализа».
Александр Осипов
Проблему удалось решить специалистам из НИТУ «МИСиС» и МГУ, заменившим целлюлозу специально подготовленным пористым неорганическим материалом, содержащим наночастицы металлов. Ученым удалось подобрать состав и форму поглотителя таким образом, чтобы кровь распределялась равномерно по всему объему, а при смывании анализируемые компоненты крови практически полностью переходили в раствор.
Высыхают модифицированные образцы примерно в 2 раза быстрее, что значительно ускоряет процесс пробоподготовки. Для транспортировки в лабораторию карточка вкладывается в конверт и пересылается по почте без необходимости использования специального транспорта, что приводит к значительной экономии. Стоимость самой карточки, даже при ручном мелкооптовом производстве, впятеро ниже промышленного импортного целлюлозного аналога: 40 рублей против 180 рублей, при переходе на масштабное производство цена станет еще ниже.
Образец карточки отбора крови
Пока создатели новой запатентованной технологии пробоподготовки решили сконцентрироваться на ветеринарной диагностике, потому что именно в животноводстве постоянно возникает необходимость проведения сотен тысяч анализов, а условий для этого на животноводческих фермах, расположенных в удаленных районах, как правило, нет.
Как отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки» группа ученых НИТУ «МИСиС» под руководством кандидата химических наук, доцента Александра Осипова разработала принципиально новую систему транспортировки биоматериалов, которая в будущем может стать основой глобального скрининга населения. Ученые университета уже ведут переговоры с ведущими российскими лабораториями, а также с несколькими крупными компаниями Юго-Восточной Азии, которые заинтересованы в применении новой системы как в медицинской диагностике, так и в ветеринарии».
Основным партнером практической апробации предлагаемой технологии стал Федеральный центр защиты животных (ВНИИЗЖ, г. Владимир). Сейчас с учеными сотрудничают несколько крупнейших птицеводческих и животноводческих хозяйств России, которые определяют уровень иммунитета птиц, при вакцинации, наличие вирусов ящура, бешенства, лейкоза и других особо опасных инфекций животных. После завершения испытаний и сертификационных процедур можно будет приступать к серийному производству опытных серий мембранных носителей нового образца для пробоотбора. По предварительной оценке, все необходимые документы будут готовы к концу 2017 года.
____________
Патенты:
2014 Устройство для получения, хранения и транспортировки сухих образцов жидкостных объектов, предназначенных для последующего проведения лабораторного анализа
Авторы: Осипов А.П., Кондаков С.Э., Григоренко В.Г., Смоленский В.И., Прокопцева О.С., Самсонова Ж.В.
Патент РФ №2519030, 10 июня
2015 НАБОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СУХИХ ОБРАЗЦОВ КРОВИ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО АНАЛИЗА
Авторы: Панин А.Н., Смоленский В.И., Руденко Т.В., Митрохин М.Ю., Самойлов В.Э., Кондаков С.Э., Григоренко В.Г., Осипов А.П.
Патент РФ №2570750, 16 ноября
Статьи:
2016 Porous membrane strip microsampling: a dried biofluid collection format and application for quantitative enzyme immunoassay
Jeanne Samsonova, Anastasia Chadina, Alexander Osipov, Sergey Kondakov
в журнале Analytical Methods, издательство Royal Society of Chemistry (United Kingdom), том 24, № 8, с. 4835-4843 DOI
2016 A New Sampling Format for the Diagnostics of Bovine Infectious Diseases in Dried Blood Spots by ELISA
Saushkin N.Yu, Samsonova J.V., Osipov A.P., Kondakov S.E., Efimova M.A., Chernov A.N.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 4, с. 253-257 DOI
2016 Comparison of PCR and ELISA Methods for the Detection of Bovine Leucosis in Dried Blood Spots
Saushkin N.Yu, Samsonova J.V., Osipov A.P., Kondakov S.E., Khammadov N.I., Usoltsev K.V., Makaev Kh Z., Chernov A.N.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 5-6, с. 319-323 DOI
2016 Modification of Membrane Materials Used in Dried [1]Blood[1]Spot Technology by Zinc Oxide Nanoparticles
Samsonova J.V., Senatova S.I., Muratov D.S., Osipov A.P., Kondakov S.E., Kuznetsov D.V.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 1, с. 60-64 DOI
2016 Диагностика инфекционных заболеваний крупного рогатого скота методом иммуноферментного анализа в сухих пятнах крови с использованием нового формата пробоподготовки
Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Ефимова М.А., Чернов А.Н.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 57, № 4, с. 263-268
2016 Сравнение методов ПЦР и ИФА для определения лейкоза крупного рогатого скота с использованием сухих пятен крови
Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Хаммадов Н.И., Усольцев К.В., Макаев Х.З., Чернов А.Н.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 57, № 5, с. 41-47
2015 Membrane materials for storing biological samples intended for comparative nanotoxicological testing
Metelkin A., Kuznetsov D., Kolesnikov E., Chuprunov K., Kondakov S., Osipov A., Samsonova J.
в журнале IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, том 98, № 012019, с. 1-3 DOI
2015 Модификация мембранныхматериалов, используемых в технологии сухих пятен крови, наночастицами оксида цинка
Самсонова Ж.В., Сенатова С.И., Муратов Д.С., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Кузнецов Д.В.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 56, № 6, с. 418-423
2014 Detection of bovine leukemia virus by the polymerase chain reaction in dried blood spots using a membrane system of a new format
Samsonova J.V., Chadina A.S., Osipov A.P., Kondakov S.E., Makarova T.E., Komarov A.B.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 69, № 6, с. 282-285 DOI
2014 Выявление антител к возбудителям заболеваний вирусной этиологии в сухих пятнах сыворотки крови птиц
Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Руденко Т.В., Смоленский В.И.
в журнале Птицеводство, № 9, с. 38-42
2014 Определение вируса лейкоза крупного рогатого скота методом полимеразной цепной реакции в сухих пятнах крови с использованием мембранной системы нового формата
Самсонова Ж.В., Чадина А.С., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Макарова Т.Е., Комаров А.Б.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), № 6, с. 368-372
В настоящее время в медицинской и ветеринарной диагностике при анализе крови, как правило, используют специальные шприцы-пробирки для получения жидких образцов крови или сыворотки, которые доставляют в лаборатории для проведения анализа в специальных контейнерах с соблюдением температурных условий (часто в замороженном виде). Это достаточно дорого и неудобно. Например, при возникновении экстренной эпидемиологической ситуации — вспышке сибирской язвы на Ямале в 2016 году — стоимость оперативной доставки партии биоматериала в московскую лабораторию обычным образом достигала нескольких миллионов рублей. К тому же, при возможном нарушении температурных или временных условий доставки и хранения образцы крови теряют свои свойства, что приводит к неправильным результатам.
Одним из вариантов решения этих проблем является получающая все более широкое распространение технология получения сухих пятен крови. Однако и этот способ забора анализов не лишен недостатков.
«Используемый при скрининге новорожденных способ получения сухих образцов крови, когда несколько капель крови наносят на специальные целлюлозные носители, и потом высушивают на воздухе, требует специальных карточек, которые в нашей стране не производятся, а также специализированного дорогостоящего оборудования для получения образцов биоматериала для проведения последующего анализа. А такое есть далеко не в каждом крупном городе, – рассказывает предысторию открытия один из разработчиков проекта, старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем НИТУ «МИСиС», к.х.н. доцент Александр Осипов. – Кроме того трудность использования таких носителей для количественного анализа крови животных и человека обусловлена неравномерностью ее растекания на носителе ввиду сложной структуры целлюлозы и наличия необратимой сорбции компонентов крови, что сильно искажает результаты анализа».
Александр Осипов
Проблему удалось решить специалистам из НИТУ «МИСиС» и МГУ, заменившим целлюлозу специально подготовленным пористым неорганическим материалом, содержащим наночастицы металлов. Ученым удалось подобрать состав и форму поглотителя таким образом, чтобы кровь распределялась равномерно по всему объему, а при смывании анализируемые компоненты крови практически полностью переходили в раствор.
Высыхают модифицированные образцы примерно в 2 раза быстрее, что значительно ускоряет процесс пробоподготовки. Для транспортировки в лабораторию карточка вкладывается в конверт и пересылается по почте без необходимости использования специального транспорта, что приводит к значительной экономии. Стоимость самой карточки, даже при ручном мелкооптовом производстве, впятеро ниже промышленного импортного целлюлозного аналога: 40 рублей против 180 рублей, при переходе на масштабное производство цена станет еще ниже.
Образец карточки отбора крови
Пока создатели новой запатентованной технологии пробоподготовки решили сконцентрироваться на ветеринарной диагностике, потому что именно в животноводстве постоянно возникает необходимость проведения сотен тысяч анализов, а условий для этого на животноводческих фермах, расположенных в удаленных районах, как правило, нет.
Как отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки» группа ученых НИТУ «МИСиС» под руководством кандидата химических наук, доцента Александра Осипова разработала принципиально новую систему транспортировки биоматериалов, которая в будущем может стать основой глобального скрининга населения. Ученые университета уже ведут переговоры с ведущими российскими лабораториями, а также с несколькими крупными компаниями Юго-Восточной Азии, которые заинтересованы в применении новой системы как в медицинской диагностике, так и в ветеринарии».
Основным партнером практической апробации предлагаемой технологии стал Федеральный центр защиты животных (ВНИИЗЖ, г. Владимир). Сейчас с учеными сотрудничают несколько крупнейших птицеводческих и животноводческих хозяйств России, которые определяют уровень иммунитета птиц, при вакцинации, наличие вирусов ящура, бешенства, лейкоза и других особо опасных инфекций животных. После завершения испытаний и сертификационных процедур можно будет приступать к серийному производству опытных серий мембранных носителей нового образца для пробоотбора. По предварительной оценке, все необходимые документы будут готовы к концу 2017 года.
____________
Патенты:
2014 Устройство для получения, хранения и транспортировки сухих образцов жидкостных объектов, предназначенных для последующего проведения лабораторного анализа
Авторы: Осипов А.П., Кондаков С.Э., Григоренко В.Г., Смоленский В.И., Прокопцева О.С., Самсонова Ж.В.
Патент РФ №2519030, 10 июня
2015 НАБОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СУХИХ ОБРАЗЦОВ КРОВИ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО АНАЛИЗА
Авторы: Панин А.Н., Смоленский В.И., Руденко Т.В., Митрохин М.Ю., Самойлов В.Э., Кондаков С.Э., Григоренко В.Г., Осипов А.П.
Патент РФ №2570750, 16 ноября
Статьи:
2016 Porous membrane strip microsampling: a dried biofluid collection format and application for quantitative enzyme immunoassay
Jeanne Samsonova, Anastasia Chadina, Alexander Osipov, Sergey Kondakov
в журнале Analytical Methods, издательство Royal Society of Chemistry (United Kingdom), том 24, № 8, с. 4835-4843 DOI
2016 A New Sampling Format for the Diagnostics of Bovine Infectious Diseases in Dried Blood Spots by ELISA
Saushkin N.Yu, Samsonova J.V., Osipov A.P., Kondakov S.E., Efimova M.A., Chernov A.N.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 4, с. 253-257 DOI
2016 Comparison of PCR and ELISA Methods for the Detection of Bovine Leucosis in Dried Blood Spots
Saushkin N.Yu, Samsonova J.V., Osipov A.P., Kondakov S.E., Khammadov N.I., Usoltsev K.V., Makaev Kh Z., Chernov A.N.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 5-6, с. 319-323 DOI
2016 Modification of Membrane Materials Used in Dried [1]Blood[1]Spot Technology by Zinc Oxide Nanoparticles
Samsonova J.V., Senatova S.I., Muratov D.S., Osipov A.P., Kondakov S.E., Kuznetsov D.V.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 71, № 1, с. 60-64 DOI
2016 Диагностика инфекционных заболеваний крупного рогатого скота методом иммуноферментного анализа в сухих пятнах крови с использованием нового формата пробоподготовки
Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Ефимова М.А., Чернов А.Н.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 57, № 4, с. 263-268
2016 Сравнение методов ПЦР и ИФА для определения лейкоза крупного рогатого скота с использованием сухих пятен крови
Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Хаммадов Н.И., Усольцев К.В., Макаев Х.З., Чернов А.Н.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 57, № 5, с. 41-47
2015 Membrane materials for storing biological samples intended for comparative nanotoxicological testing
Metelkin A., Kuznetsov D., Kolesnikov E., Chuprunov K., Kondakov S., Osipov A., Samsonova J.
в журнале IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, том 98, № 012019, с. 1-3 DOI
2015 Модификация мембранныхматериалов, используемых в технологии сухих пятен крови, наночастицами оксида цинка
Самсонова Ж.В., Сенатова С.И., Муратов Д.С., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Кузнецов Д.В.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), том 56, № 6, с. 418-423
2014 Detection of bovine leukemia virus by the polymerase chain reaction in dried blood spots using a membrane system of a new format
Samsonova J.V., Chadina A.S., Osipov A.P., Kondakov S.E., Makarova T.E., Komarov A.B.
в журнале Moscow University Chemistry Bulletin, издательство Allerton Press Inc. (United States), том 69, № 6, с. 282-285 DOI
2014 Выявление антител к возбудителям заболеваний вирусной этиологии в сухих пятнах сыворотки крови птиц
Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Руденко Т.В., Смоленский В.И.
в журнале Птицеводство, № 9, с. 38-42
2014 Определение вируса лейкоза крупного рогатого скота методом полимеразной цепной реакции в сухих пятнах крови с использованием мембранной системы нового формата
Самсонова Ж.В., Чадина А.С., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Макарова Т.Е., Комаров А.Б.
в журнале Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, издательство Изд-во Моск. ун-та (М.), № 6, с. 368-372
