Три минуты по образцу слюны. Разработан первый полевой тест на марихуану
В связи с повсеместным распространением марихуаны в некоторых странах возникла проблема, как быстро выявлять обкуренных водителей.
Согласно ПДД, запрещено управлять транспортным средством «в состоянии алкогольного опьянения либо в состоянии, вызванном употреблением наркотических средств, психотропных, токсических или других одурманивающих веществ», в болезненном или утомленном состоянии, ставящем под угрозу безопасность дорожного движения, а также под воздействием лекарственных средств, снижающих внимание и быстроту реакции.
Некоторые исследования показывают, что употребление марихуаны незначительно повышает вероятность ДТП. Это вещество входит в список запрещённых для водителей, наряду с алкоголем и другими «убийственными» наркотиками. Его можно считать «одурманивающим веществом» или «лекарственным средством, снижающим быстроту реакции». Под воздействием большого количества марихуаны водители начинают ездить медленнее обычного, с опозданием реагируют на происходящее и создают опасные ситуации на дороге.
На данный момент марихуана в той или иной форме легализована в 20 американских штатах, а в ноябре после референдума к ним почти наверняка присоединятся ещё несколько (на референдумах люди обычно высказываются за декриминализацию и легализацию лёгкого наркотика). Это значит, что у полиции возникнет ещё более острая необходимость в полевом тестировании граждан. Тест должен быть более-менее точным и быстрым, чтобы проверять подозрительных водителей прямо на дороге, как алкотестер. До сих пор на рынке нет ни одного устройства, удовлетворяющего этим требованиям.
Опытный нарколог мгновенно распознаёт обкуренного пациента, но для его задержания на дороге нужны формальные основания, а не просто субъективное мнение инспектора, что у водителя «слишком красные глаза» и «замедленная речь». Тот же алкотестер легко обмануть — он зачастую выдаёт неточные показания. Но абсолютная точность здесь не нужна, нужны только формальные основания для задержания. Если водитель не согласен, он всегда может сдать анализ крови или мочи и определить точное содержание в организме тетрагидроканнабинола (ТГК) — основного психоактивного компонента марихуаны.
Специалисты из Стэнфордского университета (США) разработали первый в мире полевой тест на интоксикацию марихуаной. Потенциально этот тест может быть пригоден для использования в дорожных условиях.
Разработанный прибор определяет не только факт наличия ТГК в слюне, но и концентрацию вещества. Девайс сконструирован группой исследователей под руководством Шана Вана, профессора материаловедения Стэнфордского университета. Его группа уже несколько лет изучает возможности магнитной нанотехнологии для разработки биосканеров различного предназначения. Например, ранее они создали приборы для диагностики раковых опухолей и даже магнитные накопители данных.
Новое устройство использует магнитные биосенсоры, которые детектируют в слюне молекулы ТГК. В данном случае магнитная нанотехнология сочетается с опробованной и хорошо зарекомендовавшей себя техникой иммуноанализа. Иммуноанализ — биохимический тест для измерения концентрации макромолекул или малых молекул с помощью антител (обычно) или антигенов (редко).
Во время тестирования образец слюны смешивается с антителами ТГК. Они связываются со всеми молекулами ТГК в образце. Затем образец помещается в одноразовый картридж с магниторезистивными датчиками (GMR), тоже покрытыми ТГК. После этого в ручном сканере регистрируется, сколько антител связались с ТГК на магниторезистивных датчиках. Из этой информации делается вывод, сколько антител связались с молекулами ТГК в слюне испытуемого.
Тест довольно точный. Подсчёт количества антител осуществляется с помощью специальных магнитных наночастиц, которые связываются с парами ТГК-антитело на магниторезистивных датчиках. Результат с ручного сканера передаётся по Bluetooth на смартфон или ноутбук.
Микросхема биосенсора GMR в картридже содержит 80 биосенсоров плюс 8 сенсоров в нижнем ряду для электрического эталона. На фотографии показано, что молекулы ТГК зафиксированы четырьмя сенсорами в середине. Фото: Стэнфордский университет
При освидетельствовании в полевых условиях инспектор может взять образец слюны ватным тампоном — и получить результаты на смартфоне или ноутбуке в течение трёх минут. Это вполне приемлемый результат для быстрого освидетельствования.
По мнению учёных, содержание ТГК в слюне позволит даже более точно определить степень интоксикации марихуаной, чем содержание ТГК в моче или крови. Очевидно, непосредственно после употребления марихуаны содержание ТГК в слюне будет выше, чем в крови, пока вещество не полностью всосалось в организм. К тому же, такой тест менее инвазивный, чем анализ крови.
Двойной картридж и результаты одновременного измерения двух образцов. Фото: Стэнфордский университет
В некоторых штатах вообще не установлен лимит минимально разрешённой концентрации ТГК в крови. В других установлен минимальный лимит 5 нанограммов на миллилитр крови. Учёные пока не пришли к единому мнению, какая концентрация ТГК оказывает слишком сильное влияние на внимание и быстроту реакции водителя. Высказываются мнения, что концентрация находится в пределах от 2 до 25 нг/мл. Разработанное устройство определяет концентрацию ТГК в пределах от 0 до 50 нанограммов на миллилитр слюны. Это вполне соответствует требованиям регулирующих органов.
В принципе, проведение таких полевых тестов в будущем может стать рутинной процедурой. Смущает только неизвестная стоимость одноразовых картриджей с GMR-сенсорами. Всё-таки биоэлектроника вряд ли будет дешёвой. Впрочем, стоимость экспертизы можно взыскать с водителя, если в его образце подтвердится недопустимо высокая концентрация ТГК (то есть стоимость экспертизы должна быть включена в размер штрафа за нарушение).
Кстати, 80 сенсоров на чипе теоретически позволяют проверять образец слюны на содержание не только ТГК, но и других веществ. Исследователи сейчас тестируют антитела для молекул морфина (главного алкалоида опия) — и получили обнадёживающие результаты.
Научная работа с описанием биоплатформы опубликована 19 июля 2016 года в журнале Analytical Chemistry (doi: 10.1021/acs.analchem.6b01688).
В связи с повсеместным распространением марихуаны в некоторых странах возникла проблема, как быстро выявлять обкуренных водителей.
Согласно ПДД, запрещено управлять транспортным средством «в состоянии алкогольного опьянения либо в состоянии, вызванном употреблением наркотических средств, психотропных, токсических или других одурманивающих веществ», в болезненном или утомленном состоянии, ставящем под угрозу безопасность дорожного движения, а также под воздействием лекарственных средств, снижающих внимание и быстроту реакции.
Некоторые исследования показывают, что употребление марихуаны незначительно повышает вероятность ДТП. Это вещество входит в список запрещённых для водителей, наряду с алкоголем и другими «убийственными» наркотиками. Его можно считать «одурманивающим веществом» или «лекарственным средством, снижающим быстроту реакции». Под воздействием большого количества марихуаны водители начинают ездить медленнее обычного, с опозданием реагируют на происходящее и создают опасные ситуации на дороге.
На данный момент марихуана в той или иной форме легализована в 20 американских штатах, а в ноябре после референдума к ним почти наверняка присоединятся ещё несколько (на референдумах люди обычно высказываются за декриминализацию и легализацию лёгкого наркотика). Это значит, что у полиции возникнет ещё более острая необходимость в полевом тестировании граждан. Тест должен быть более-менее точным и быстрым, чтобы проверять подозрительных водителей прямо на дороге, как алкотестер. До сих пор на рынке нет ни одного устройства, удовлетворяющего этим требованиям.
Опытный нарколог мгновенно распознаёт обкуренного пациента, но для его задержания на дороге нужны формальные основания, а не просто субъективное мнение инспектора, что у водителя «слишком красные глаза» и «замедленная речь». Тот же алкотестер легко обмануть — он зачастую выдаёт неточные показания. Но абсолютная точность здесь не нужна, нужны только формальные основания для задержания. Если водитель не согласен, он всегда может сдать анализ крови или мочи и определить точное содержание в организме тетрагидроканнабинола (ТГК) — основного психоактивного компонента марихуаны.
Специалисты из Стэнфордского университета (США) разработали первый в мире полевой тест на интоксикацию марихуаной. Потенциально этот тест может быть пригоден для использования в дорожных условиях.
Разработанный прибор определяет не только факт наличия ТГК в слюне, но и концентрацию вещества. Девайс сконструирован группой исследователей под руководством Шана Вана, профессора материаловедения Стэнфордского университета. Его группа уже несколько лет изучает возможности магнитной нанотехнологии для разработки биосканеров различного предназначения. Например, ранее они создали приборы для диагностики раковых опухолей и даже магнитные накопители данных.
Новое устройство использует магнитные биосенсоры, которые детектируют в слюне молекулы ТГК. В данном случае магнитная нанотехнология сочетается с опробованной и хорошо зарекомендовавшей себя техникой иммуноанализа. Иммуноанализ — биохимический тест для измерения концентрации макромолекул или малых молекул с помощью антител (обычно) или антигенов (редко).
Во время тестирования образец слюны смешивается с антителами ТГК. Они связываются со всеми молекулами ТГК в образце. Затем образец помещается в одноразовый картридж с магниторезистивными датчиками (GMR), тоже покрытыми ТГК. После этого в ручном сканере регистрируется, сколько антител связались с ТГК на магниторезистивных датчиках. Из этой информации делается вывод, сколько антител связались с молекулами ТГК в слюне испытуемого.
Тест довольно точный. Подсчёт количества антител осуществляется с помощью специальных магнитных наночастиц, которые связываются с парами ТГК-антитело на магниторезистивных датчиках. Результат с ручного сканера передаётся по Bluetooth на смартфон или ноутбук.
Микросхема биосенсора GMR в картридже содержит 80 биосенсоров плюс 8 сенсоров в нижнем ряду для электрического эталона. На фотографии показано, что молекулы ТГК зафиксированы четырьмя сенсорами в середине. Фото: Стэнфордский университет
При освидетельствовании в полевых условиях инспектор может взять образец слюны ватным тампоном — и получить результаты на смартфоне или ноутбуке в течение трёх минут. Это вполне приемлемый результат для быстрого освидетельствования.
По мнению учёных, содержание ТГК в слюне позволит даже более точно определить степень интоксикации марихуаной, чем содержание ТГК в моче или крови. Очевидно, непосредственно после употребления марихуаны содержание ТГК в слюне будет выше, чем в крови, пока вещество не полностью всосалось в организм. К тому же, такой тест менее инвазивный, чем анализ крови.
Двойной картридж и результаты одновременного измерения двух образцов. Фото: Стэнфордский университет
В некоторых штатах вообще не установлен лимит минимально разрешённой концентрации ТГК в крови. В других установлен минимальный лимит 5 нанограммов на миллилитр крови. Учёные пока не пришли к единому мнению, какая концентрация ТГК оказывает слишком сильное влияние на внимание и быстроту реакции водителя. Высказываются мнения, что концентрация находится в пределах от 2 до 25 нг/мл. Разработанное устройство определяет концентрацию ТГК в пределах от 0 до 50 нанограммов на миллилитр слюны. Это вполне соответствует требованиям регулирующих органов.
В принципе, проведение таких полевых тестов в будущем может стать рутинной процедурой. Смущает только неизвестная стоимость одноразовых картриджей с GMR-сенсорами. Всё-таки биоэлектроника вряд ли будет дешёвой. Впрочем, стоимость экспертизы можно взыскать с водителя, если в его образце подтвердится недопустимо высокая концентрация ТГК (то есть стоимость экспертизы должна быть включена в размер штрафа за нарушение).
Кстати, 80 сенсоров на чипе теоретически позволяют проверять образец слюны на содержание не только ТГК, но и других веществ. Исследователи сейчас тестируют антитела для молекул морфина (главного алкалоида опия) — и получили обнадёживающие результаты.
Научная работа с описанием биоплатформы опубликована 19 июля 2016 года в журнале Analytical Chemistry (doi: 10.1021/acs.analchem.6b01688).
