Специалисты Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова РАН совместно с коллегами из Института общей физики имени Прохорова РАН применили метод рамановской спектроскопии для анализа ядов разных животных — змей, скорпионов, пауков, пчел и сколопендры — а также сравнили эти токсины с похожими веществами нетоксичного характера. Результаты исследования опубликованы в Microchemical Journal.
Яды животных, как правило, содержат сложные комплексы белков и пептидов, оказывающих воздействие на различные органы и ткани живых организмом. При этом они становятся объектом все возрастающего интереса фармацевтики и космецевтики — в малых дозах яд превращается из убийцы в лекаря. Периодически выявляется попытки использования ядов представителями криминальных структур для совершения преступлений.
Добыча и оборот продуктов ядовитых животных строго контролируются во всем мире. Одним из серьезных вызовов является контрабанда таких токсинов: в пункте пограничного досмотра таможенного контроля часто невозможно оперативно установить, что перевозится именно яд.
Метод рамановской спектроскопии имеет очевидные преимущества. Он позволяет анализировать сухие образцы без предварительной подготовки, отличается высокой информативностью и экономичностью. Исследователи показали, что сочетание этой технологии химического анализа с математическим методом главных компонент (МГК) позволяет не только разделять группы ядов и не-ядов, но и классифицировать их по типам.
На карте МГК видно, что образцы разных ядов группируются, и яды скорпионов и пауков имеют более высокую степень схожести между собой. Также было применено машинное обучение: часть образцов использовалась для обучения, что позволило далее автоматизированно делить вещества на яды и не-яды.
Практическое значение исследования заключается в том, что появилось представление о платформе, которая может работать прямо на месте — например, в аэропортах или пунктах пограничного контроля, без необходимости глубокого химического лабораторного анализа. Для этого достаточно компактного рамановского спектрометра, компьютера и программного обеспечения с библиотекой образцов.
Однако исследователи подчеркивают, что для подтверждения надежности методики требуется дальнейшая работа — расширение набора образцов, включение в анализ небелковых органических веществ, углеводов, солей и др.
Проект демонстрирует важный шаг к мобильной и оперативной идентификации токсинов и может значительно усилить меры по борьбе с незаконным оборотом ядов животного происхождения.
Недавно герпетологами были детально описаны все способы змеиных укусов. Видео молниеносной атаки змеи можно посмотреть здесь.
