Н.О. Ситков1, З.М. Юлдашев2

1, 2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, Россия)
1 sitkov93@yandex.ru

Постановка проблемы. Количественное экспресс-обнаружение белковых маркеров заболеваний – важная задача современной персонализированной медицины, поскольку изменения их концентрации в биологических жидкостях отражают динамику патологического процесса и могут использоваться для ранней диагностики, мониторинга терапии и своевременного выявления обострений. Несмотря на прогресс в создании отдельных биосенсорных элементов, разработка приборных решений для point-of-care-диагностики часто остается фрагментарной: раздельно решаются задачи выбора распознавателя, модификации поверхности, регистрации сигнала и обработки данных. Это определяет необходимость формирования единой концепции построения биосенсорных систем, ориентированной на воспроизводимость, техническую реализуемость и последующую метрологическую валидацию.

Цель. Разработать концепцию построения биосенсорных систем на основе пептидных распознающих элементов для экспресс-диагностики белковых маркеров заболеваний, основанную на комплексной разработке информационного, методического, инструментального, программно-алгоритмического и метрологического уровней обеспечения.

Результаты. Проведено научное обоснование подхода к проектированию биосенсорных систем, в котором белковая структура рассматривается как исходный объект биосенсинга, а пептидные распознающие элементы – как технологически конформный инструмент селективного молекулярного распознавания. Сформулирована концептуальная структура построения биосенсорных систем, включающая пять взаимосвязанных уровней обеспечения: информационный, методический, инструментальный, программно-алгоритмический и метрологический. Разработана обобщенная структурная матрица проектирования, определяющая ключевые задачи, выходные артефакты и критерии качества на каждом уровне. Показано, что предложенный подход обеспечивает логическую согласованность между свойствами целевого белка как объекта детектирования, выбором пептидного распознавателя, архитектурой сенсорного интерфейса, средствами регистрации сигнала, алгоритмами интерпретации и метрологическими процедурами.

Практическая значимость. Предложенная и описанная в работе концепция является методологической основой для создания биосенсорных платформ нового поколения, обеспечивающих воспроизводимую разработку систем экспресс-диагностики белковых маркеров заболеваний и их дальнейшую инженерную и метрологическую проработку.

Ситков Н.О., Юлдашев З.М. Концепция построения биосенсорных систем на основе пептидных распознающих элементов для экспресс-диагностики белковых маркеров заболеваний // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. T. 29. № 3. С. 29−36. DOI: https:// doi.org/10.18127/j156 04136-202603-05

1. Tighe P.J. et al. ELISA in the multiplex era: potentials and pitfalls. PROTEOMICS-Clinical Applications. 2015. V. 9. № 3–4.
   P. 406–422.
2. Aydin S. et al. An overview of ELISA: a review and update on best laboratory practices for quantifying peptides and proteins in biological fluids. Journal of International Medical Research. 2025. V. 53. № 2. P. 03000605251315913.
3. Shrivastava S., Trung T.Q., Lee N.E. Recent progress, challenges, and prospects of fully integrated mobile and wearable point-of-care testing systems for self-testing. Chemical Society Reviews. 2020. V. 49. № 6. P. 1812–1866.
4. Plebani M. et al. Point-of-care testing: state-of-the art and perspectives. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (CCLM). 2025. V. 63. № 1. P. 35–51.
5. Sitkov N. et al. Hybrid impedimetric biosensors for express protein markers detection. Micromachines. 2024. V. 15. № 2. P. 181.
6. Mpofu K. et al. Aptamers and antibodies in optical biosensing. Discover Chemistry. 2025. V. 2. № 1. P. 23.
7. Reaño R.L., Escobar E.C. A review of antibody, aptamer, and nanomaterials synergistic systems for an amplified electrochemical signal. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2024. V. 12. P. 1361469.
8. Zhao J.G., Cao J., Wang W.Z. Peptide-based electrochemical biosensors and their applications in disease detection. Journal of Analysis and Testing. 2022. V. 6. № 2. P. 193–203.
9. Wang W. et al. A brief review of aptamer-based biosensors in recent years. Biosensors. 2025. V. 15. № 2. P. 120.