Диагностические супрамолекулярные системы представляют собой комплексные структуры, образованные из молекул, способных к специфическому взаимодействию с биомолекулами или химическими веществами. Ключевым элементом таких систем является обратимая и селективная ассоциация компонентов, обеспечивающая высокую чувствительность и избирательность обнаружения анализируемых объектов. Основные силы, определяющие структуру и поведение супрамолекулярных диагностических конструкций, включают водородные связи, π–π взаимодействия, ван-дер-ваальсовы силы, ионы-ионные взаимодействия, а также гидрофобные эффекты.
Хемосенсоры на основе циклодекстрина Циклодекстрины образуют включающие комплексы с широким спектром органических молекул. Диагностическая активность таких сенсоров проявляется через изменение флуоресценции, окраски или электрофизических свойств при связывании гостевой молекулы. Конструирование системы включает подбор циклодекстрина соответствующей полости и функционализацию его периферии для улучшения селективности.
Флуоресцентные и люминесцентные сенсоры Супрамолекулярные флуоресцентные датчики используют механизмы “выключения” или “включения” флуоресценции при связывании аналита. Важнейшие стратегии включают:
Сенсоры на основе наноматериалов Супрамолекулярные комплексы с наночастицами (золотыми, серебряными, квантовыми точками) позволяют реализовать высокочувствительные оптические и электрохимические методы детекции. Наночастицы выполняют роль платформы для множественного связывания аналитов, усиливая сигнал за счет коллективных эффектов.
Молекулярные машины и логические устройства В диагностике применяются супрамолекулярные конструкции, способные к контролируемой конформационной перестройке или перемещению компонентов. Эти изменения можно регистрировать оптически или электрохимически, создавая сенсорные системы с функцией логических элементов (AND, OR, NOT), что позволяет проводить мультианализ биомолекул в одной пробе.
Биомедицинская диагностика Супрамолекулярные сенсоры обнаруживают метаболиты, белки и нуклеиновые кислоты с высокой селективностью. Флуоресцентные включающие комплексы позволяют проводить in vivo визуализацию биомаркеров рака, нейродегенеративных заболеваний и инфекционных агентов.
Химический контроль окружающей среды Диагностические системы фиксируют присутствие токсичных ионных и органических загрязнителей. Циклодекстриновые и наноматериал-основанные сенсоры демонстрируют чувствительность до наномолярных концентраций.
Многоанализные платформы Супрамолекулярные логические устройства позволяют одновременно детектировать несколько молекул в одном образце, что особенно важно для сложных биологических жидкостей, таких как сыворотка или моча.
Ключевым направлением является интеграция супрамолекулярных систем с микро- и нанотехнологиями, создание умных сенсорных платформ, способных к саморегулирующемуся анализу. Разработка адаптивных структур с регулируемыми свойствами позволит повысить селективность и скорость диагностики, а также расширит спектр распознаваемых мишеней до малоизученных биомолекул и химических веществ.