1. Неинвазивные биосенсоры для динамического
мониторинга содержания лактата в поте и
анализа кинематических сигнатур при активных
двигательных нагрузках
2. 2
Технология проекта
Лактат – это молочная кислота, которая содержится в нашем организме. Она формируется при распаде
глюкозы и, фактически, является «топливом» для мозга, нервной системы и мышц. При расщеплении
глюкозы образуются АТФ – то самое «топливо», а лактат позволяет проводить процессы расщепления
быстрей, что дает возможность дольше находиться в состоянии повышенных нагрузок на организм
(фактор выносливости мышц и тканей). По сути, чем быстрей он используется, тем лучше для человека.
А неиспользуемые излишки этого «топлива» могут навредить организму после процесса окисления
внутри него. Следовательно, уровень концентрации лактата в биологических жидкостях организма,
отличный от нормального, позволит сказать многое о характере деятельности организма в целом, а
также – о возможных патологиях. Учитывая то, что лактат «впитывается» в кровь и ткани, его можно
использовать, как индикатор отторжения частей организма (об этом говорит высокий уровень
содержания вещества) и того, как человеком переносятся травмы.• Проводной и беспроводной варианты
• Возможность личного контроля за уровнем лактата в организме
Персональный датчик
лактата
• Профессиональный и домашний варианты
• Служит для визуализации отклонений в движениях пациента от
эталона в реальном времени
Реабилитационный
комплекс
• Хранение истории показаний
• Возможность удаленной передачи данных
Облачный сервис
мониторинга
Реабилитационный комплекс для фитнеса и домашнего применения, а также профессиональный, для
спортивной медицины, стационаров и центров реабилитации (в будущем планируется оказание услуг
телеконсультации); варианты комплекса - с системой распознавания и без; Интеграция комплекса
реабилитации с датчиком лактата позволит спортсмену/пациенту самостоятельно корректировать
уровень физической нагрузки, в соответствии с заданными в системе эталонами. Комплекс в первую
очередь предназначен для пациентов с травмами нижних конечностей, пациентов переживших
инсульт и проходящих реабилитацию; а так же для профессиональных спортсменов и спортсменов-
любителей, желающих достичь определенных результатов и показателей. Благодаря системе аудио-
визуальной обратной связи, интегрированной в комплекс, пользователи смогут самостоятельно
корректировать отклонения от заданных эталонов.
Преимущества датчика:
Неинвазивность
Автономность
Простота в использовании
Использование новой технологии для биосенсоров - «Берлинская лазурь»
Широкий спектр применения – от контроля уровня лактата в организме до определения муковисцидоза у детей
3. 3
Технология проекта
Высокоэффективные биосенсоры на основе новых наноструктурированных
электро- и биокатализаторов
Большинство биосенсоров основаны на действии ферментов-оксидаз,
окисляющих свой специфический субстрат кислородом (О2). Электро-
химическая детекция образующегося пероксида водорода (Н2О2) является
наиболее перспективной для сопряжения электродной и ферментативной
реакций, обеспечивая наилучшие аналитические свойства соответствующих
биосенсоров.Преимущества неинвазивных методов диагностики
В обширном арсенале современных методов лабораторной и
функциональной диагностики неинвазивные методы занимают пока еще
довольно скромное место. Между тем, в медицине будущего роль
неизвазивной диагностики будет неуклонно возрастать. Помимо очевидных
преимуществ, неинвазивные методы, основанные на использовании
сенсорных и передающих сигналы устройствах, позволяют решить две
крупные медико-социальные задачи:
• мониторирование основных биохимических и функциональных
показателей;
• создание дистанционных телемедицинских и аларм-систем.
Анализ пота как метод неинвазивной диагностики:
Установлено, что степень увеличения лактата в крови и поте коррелируют между собой, что
позволяет рассматривать пот для контроля утомляемости по содержанию в нем лактата.
В проекте предлагается создание проточного потосборника для мониторинга содержания лактата в
поте в режиме реального времени, и, таким образом, для неинвазивного непрерывного контроля
состояния человека в условиях стресса и нагрузки, интеграция в спортивно-реабилитационный
комплекс с анализом кинематических сигнатур.
Что нового в нашей технологии:
Группой-заявителем были разработаны новые научные подходы, для решения ключевых проблем
создания биосенсоров:
• Улучшенный протокол иммобилизация биомолекул фермента с использованием водно-
органических сред с высоким содержанием органического растворителя;
• Организации сопряжения электродной и ферментативной реакций за счет высокоэффективного
сенсора на пероксиде водорода.
В качестве высокоэффективного электрокатализатора восстановления Н2О2 предложена Берлинская
лазурь. Полученный электрокатализатор превосходит даже платину по показателям активности и
селективности, а так же по себестоимости.
Analyte Oxidized
Analyte
O H O2 2 2
Oxidase
Иммобилизованная молекула
глюкозооксидазы
4. 4
Нанотехнологическая составляющая
Структура датчика:
1. На поверхность электрода,
состоящего в свою очередь из слоев
серебра, графита и изолятора с
помощью наноструктурирования
наносится слой берлинской лазури.
2. На поверхность берлинской
лазури наносится тонкий слой
истинного раствора полимеров с
экспонированными молекулами
фермента, в результате образуется
однородная нанополимерная
мембрана толщиной менее 100 нм.
3. Диаметр молекул фермента
составляет около 7 нм, молекул
субстрата - 0,8 нм.
5. 5
Рынок: Анализ потенциала
Рынок датчиков лактата
К 2017 году мировой
спрос на биосенсоры
возрастет до 16,5
млрд $*
Спрос на биосенсоры
в РФ оценивается в 2-
3% от общемирового
Ориентир для проекта -
3% от Российского рынка
биосенсоров к 2017-2018
году.
Объем рынка проекта (количественно)
В РФ показатели проявления
сердечнососудистых
заболеваний во много раз
превышают аналогичные в
развитых странах****
По данным Лозаннского
университета, Россия занимает
первое место в мире по
смертности от вышеуказанных
заболеваний
В 2010 году было зафиксировано
более 400 тысяч случаев
заболеваний сердечнососудистой
системы**** Ориентир проекта –
5% от этого количества пациентов
в год
Рынок комплексов реабилитации
К 2018 году объем
рынка частной
медицины составит до
1,5 триллиона
рублей**
Потенциальный объем
сегмента реабилитации с
учетом проф. спортсменов
оценивается в 30-40 млрд.
руб. к 2018 году***
Ориентир для проекта
– 3% от объема
данного сегмента к
2017-2018 году
*http://dmnnewswire.digitalmedianet.com/article/Global-Market-for-Biosensors-in-Medical-Diagnostics-to-Reach-US165-Billion-by-2017-According-to-New-Report-by-Global-Industry-Analysts-Inc-
1906379
**http://www.inpharm.ru/summarnyij-obem-ryinka-rossijskoj-chastnoj-mediczinyi-sostavil-535-mlrd-rub (данные на 2011 год, темп роста в год для прогноза = 10%)
***http://www.companybest.ru/company/43-medicine/210-medicalcenter.html – список реабилитационных центров в СПб.
****По словам Лапина О.М., заведующего отделением кардиологии для лечения больных инфарктом миокарда ГКБ № 4
6. 6
Рынок: двигатели спроса на продукцию проекта
Увеличение объема научных разработок в области биосенсоров, а так же
спрос на медицинское диагностическое оборудование, в котором эти
биосенсоры используются.
Расширение медицинских приложений, выпуск новых технологий, в т.ч.
неинвазивных альтернатив.
На сегодняшний день более 85% мирового рынка биосенсоров занимают
высокоточные датчики измерения уровня глюкозы в крови.
Удручающая статистика сердечнососудистых заболеваний в РФ
Отсутствие на данный момент конкурентов по неинвазивному измерению
лактата
Использование продукции в качестве как личного средства контроля за
лактатом, так и средства реабилитационной диагностики больных с целью
уменьшения вероятности летального исхода после перенесения больным
переходных состояний, шоков, а также болезней сердечнососудистой
системы
Существует и развивается высокий спрос на интеллектуальные услуги и
оборудование для персонального управления здоровьем, применение
интеллектуальных датчиков, стандартных тренажеров и систем
распознавания кинематических сигнатур позволит реализовать доступные
решения для массового потребителя и профессионального применения.
7. 7
Рынок: Конкурентные преимущества
Характеристики рынков неинвазивных ферментных биосенсоров
Рынок / характеристика
Использование
берлинской лазури
Неинвазивные методы
Мониторинг в реальном
времени
Потенциал рынка
Российский рынок нет
Для определения уровня
лактата и глюкозы в
основном используются
инвазивные анализаторы.
Есть сведения об отдельных
пилотных проектах
ненвазивных датчиков.
Действующие образцы
биосенсоров работающих в
режиме реального времени
пока отсутствуют.
Перспективное направление в
связи с развитием
телемедицины.
Колоссальный потенциал. Пока -
низкоконкурентный рынок.
Поиск конкурентных решений
как в ценовых, так и в
функциональных
преимуществах.
Зарубежный рынок нет
Активно развивающееся
направление. Есть несколько
образцов биосенсоров для
определения уровня
глюкозы и других веществ.
Несмотря на то, что в этом
направление активно ведутся
разработки о наличие на рынке
биосенсоров, позволяющих
осуществлять мониторинг
лактата или глюкозы в реальном
времени очень мало сведений.
Рынок наполнен и
высококонкурентен. Цены
устоявшиеся. Поиск
конкурентных решений в
функциональных
преимуществах.
Сравнение свойств разработанных биосенсоров с существующими коммерческими анализаторами:
Лактатный биосенсор, интегрированный в проточно-инжекционную систему, превосходит по
чувствительности один из наиболее распространенных анализаторов Biosen C_Line в 100 раз.
