Функционализированные графеновые биосенсоры для раннего выявления субклинического кетоза у молочных коров

Точное животноводство с использованием современных диагностических инструментов, включая биосенсоры, может играть ключевую роль в управлении животноводческими хозяйствами, повышая продуктивность, укрепляя здоровье и улучшая благополучие животных. Одно из возможных применений биосенсоров непосредственно в хозяйстве — выявление кетоза, метаболического заболевания, развивающегося у коров в начале лактации вследствие отрицательного энергетического баланса. β-гидроксибутират (βHB) является надёжным биомаркером для мониторинга кетоза у молочных коров, поскольку относится к основным кетоновым телам, образующимся при этом метаболическом состоянии. В настоящей работе разработан недорогой кетосенсор — графеновый сенсор для определения концентрации βHB менее чем за минуту. В этом устройстве графеновые нанолисты нанесены на трафаретно-печатный электрод (SPE), после чего поверхность графена функционализирована с помощью стабилизированного ферментного препарата, содержащего β-гидроксибутиратдегидрогеназу, НАД и глицерин, с применением химии конъюгации EDC–NHS. Кетосенсор характеризуется аналитической чувствительностью 10 nm и пределом обнаружения 0,24 nm в диапазоне 0,01 μm–3,00 mm. Испытания с внесением стандартной добавки показали, что кетосенсор способен выявлять βHB в образцах сыворотки крови крупного рогатого скота с субклиническим кетозом. Разработанный в этом исследовании кетосенсор демонстрирует перспективность для раннего выявления субклинического кетоза непосредственно в хозяйствах.