Neinvazívny nositeľný senzor monitoruje v pote príznaky zápalu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 30. 6. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci vytvorili neinvazívny nositeľný senzor, ktorý monitoruje biomarker zápalu v pote nositeľa. Tím tvrdí, že toto zariadenie by mohli doma používať ľudia s chronickými zápalovými ochoreniami.
Zápal sa spája s celým radom duševných a fyzických porúch, vrátane troch najväčších zabijakov na svete: ischemickej choroby srdca, mozgovej príhody a chronickej obštrukčnej choroby pľúc (CHOCHP).
Zatiaľ čo akútna zápalová reakcia je prirodzený spôsob boja tela proti infekcii a urýchľuje hojenie, dlhodobý alebo chronický zápal môže viesť k nezvratnému poškodeniu tkaniva. Schopnosť rýchlo a ľahko odhaliť zápal je kľúčom k jeho liečbe. Meranie hladiny C-reaktívneho proteínu (CRP) v krvi sa bežne používa ako biomarker zápalu, ale vyžaduje si zložité laboratórne vybavenie a personál na analýzu vzorky krvi.
Výskumníci z Kalifornského technologického inštitútu Caltech teraz vyvinuli nový nositeľný senzor s názvom InflaStat, ktorý bezdrôtovo a neinvazívne monitoruje zápal meraním hladiny CRP v ľudskom pote.
Výskumníci museli prekonať niekoľko prekážok, kým sa pustili do výroby svojho prvého senzora analyzujúceho pot. Hlavnou z nich je, že CRP sa zisťuje ťažšie ako iné molekuly. V krvi je prítomný v oveľa nižších koncentráciách ako iné biomarkery a jeho molekuly sú oveľa väčšie, čo znamená, že ich vylučovanie z krvného obehu do potu je ťažšie.
„To boli hlavné problémy, ktoré ľuďom predtým bránili v tom, aby robili snímanie CRP na nosenie,“ povedal Wei Gao, zodpovedajúci autor štúdie. „Potrebujeme vysokú citlivosť na automatické monitorovanie CRP s veľmi nízkou koncentráciou na koži“.
Nositeľný senzor InflaStat je vyrobený z laserom gravírovaného grafénu, ktorý obsahuje malé póry, ktoré vytvárajú veľkú plochu povrchu. Póry obsahujú protilátky, ktoré sa viažu s CRP, a špeciálne molekuly nazývané ako redoxné molekuly, ktoré sú schopné za určitých podmienok generovať slabý elektrický prúd. Do štruktúry senzora sú začlenené zlaté nanočastice, z ktorých každá nesie samostatnú sadu protilátok detegujúcich CRP.
Keď sa molekuly CRP z potu používateľa dostanú do senzora, naviažu sa na detekčné protilátky aj na protilátky v grafénových póroch. Nanočastice sa potom pripoja ku grafénu a spustia redoxné molekuly, ktoré generujú elektrický prúd, ktorý snímajú elektronické komponenty pripojené k senzoru. Keďže každá nanočastica zlata obsahuje mnoho detekčných protilátok, signál, ktorý je veľmi malý, sa zosilní oveľa viac ako signál, ktorý by vytvorila jedna molekula CRP.
Výskumníci testovali zariadenie InflaStat na zdravých účastníkoch, pacientoch s CHOCHP a účastníkoch, ktorí sa zotavili z infekcie COVID-19. Zistili, že senzor sa pohodlne nosí a dokáže neinvazívne a bezdrôtovo získať informácie o zápalových biomarkeroch. Údaje sa v reálnom čase zobrazovali vo vlastnej aplikácii pre smartfóny. Podľa očakávania boli hladiny CRP u pacientov s CHOCHP a u pacientov po infekcii COVID-19 podstatne vyššie ako u zdravých účastníkov. Výskumníci zistili, že senzor presne detegoval hladiny CRP v pote, ktoré korelovali s hladinami v krvi.
Vedci tvrdia, že výsledky ich štúdie dokazujú, že ich senzor by sa mohol používať na neinvazívne domáce monitorovanie chronických ochorení, ako sú zápalové ochorenia čriev alebo CHOCHP. Navyše by sa podľa nich mohol prispôsobiť na testovanie ďalších biomarkerov.
„Toto je všeobecná platforma, ktorá nám umožňuje monitorovať molekuly s extrémne nízkymi hladinami v našich telesných tekutinách,“ povedal Gao. „Dúfame, že túto platformu rozšírime na monitorovanie ďalších klinicky relevantných molekúl bielkovín a hormónov. Chceme tiež zistiť, či sa to dá využiť na liečbu chronických ochorení. Zápal znamená pre mnohých pacientov riziko. Ak by ich bolo možné monitorovať doma, ich riziko by sa dalo identifikovať a mohli by dostať včasnú liečbu“.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Nature Biomedical Engineering.
