В МГУ научили биосенсор определять перенапряжение мышц спортсменов в экстремальных условиях

Ученые из МГУ разработали биосенсор, позволяющий определять вредное для мышц перенапряжение по содержанию лактата в поте даже в условиях экстремальной жары. Результаты исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Analytical Chemistry.

Биосенсор для неинвазивного контроля состояния спортсмена изготовлен на основе берлинской лазури и гексацианоферрата никеля и встроен в проточный коллектор пота, подключенный к прибору — амперметру или потенциометру. Механизм работы системы заключается в окислении лактата с помощью фермента лактатоксидазы до пировиноградной кислоты и пероксида водорода. Последний восстанавливается берлинской лазурью до гидроксид-ионов, которые фиксируются прибором. Повысить стабильность работы прибора и расширить диапазон определяемых концентраций удалось с помощью дополнительной иономерной мембраны.

Работу биосенсора ученые проверили на молодых спортсменах, делавших приседания при комнатной температуре и в условиях сильной жары — при 60 °С. Устройства размещались на предплечье и бедре каждого участника.

Эксперимент подтвердил, что концентрация лактата в крови (и, соответственно, поте) повышается только над работающей мышцей, а значит, предложенный биосенсор действительно характеризует усталость мышц. Такая разработка позволит вовремя обнаружить гипоксию — пониженное содержание кислорода в организме спортсмена при слишком интенсивных физических нагрузках. Инвазивные методы контроля состояния здоровья, например анализ крови, остаются самыми достоверными, однако из-за своей травматичности не позволяют отслеживать концентрацию того или иного вещества в организме человека на постоянной основе в обычной жизни.