Похожие статьи
Подавляющее большинство заболеваний, поражающих людей, начиная от артрита и заканчивая лихорадкой Зика, связаны с определенным уровнем воспаления. Хотя воспаление наиболее знакомо нам как боль, покраснение и отек, с ним также связано множество биохимических маркеров.
Один из этих маркеров, С-реактивный белок, или СРБ, который секретируется печенью, настолько часто ассоциируется с воспалением, что его присутствие в кровотоке является показателем основного состояния здоровья.
Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали первый в своем роде носимый кожный датчик, который может беспроводным способом определять присутствие CRP в человеческом поту. Этот датчик облегчит пациентам и медицинским работникам контроль за своим здоровьем без необходимости проведения более инвазивных анализов крови.
Статья, описывающая работу, опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Вэй Гао, чья лаборатория отвечает за разработку множества носимых датчиков пота, включая этот последний, говорит, что СРБ гораздо сложнее выявить, чем молекулы, обнаруживаемые другими его датчиками пота. Одна из причин заключается в том, что СРБ присутствует в крови в гораздо более низкой концентрации, чем другие биомаркеры. Во многом это связано с тем, что молекулы CRP намного крупнее молекул других биомаркеров, а это означает, что им намного сложнее выделяться из кровотока в пот. Другая причина заключается в том, что для чувствительного определения СРБ обычно требуются специальные лабораторные процедуры, во время которых образцы промываются для обеспечения стабильного восприятия.
«Это были основные проблемы, которые раньше мешали людям проводить измерение СРБ с помощью носимых устройств, — делится Гао, доцент кафедры медицинской инженерии, исследователь Heritage Medical Research Institute и научный сотрудник Рональда и Джоан Уилленс. — Нам нужна высокая чувствительность, чтобы автоматически отслеживать очень низкую концентрацию CRP на коже».
Этот датчик CRP, как и другие датчики, разработанные Гао и его командой, изготовлен из графена с лазерной гравировкой, листовой формы углерода. Структура графена содержит множество крошечных пор, которые создают большую площадь поверхности. В эти поры встроены антитела, связывающиеся с CRP, и специальные молекулы (окислительно-восстановительные молекулы), способные генерировать небольшой электрический ток при определенных условиях.
Датчик также содержит наночастицы золота, которые несут с собой отдельный набор антител CRP (детекторные антитела).
Когда молекулы CRP попадают в датчик с потом, они прикрепляются как к антителам детектора на наночастицах золота, так и к антителам на графене, временно приклеивая наночастицы к графену и заставляя окислительно-восстановительную молекулу генерировать электрический ток, который может быть измерен электронными компонентами, прикрепленными к датчику.
По словам Гао, поскольку каждая наночастица золота содержит множество детекторных антител, они усиливают ничтожный сигнал, который в противном случае могла бы обеспечить одна молекула CRP.
Чтобы учесть влияние различий в составе пота от человека к человеку на электрохимический сигнал биосенсора, датчик был также разработан для измерения концентрации ионов в поту, рН пота и температуры кожи.
Гао говорит, что работа впервые демонстрирует, что СРБ в поту может быть точно обнаружен и имеет хорошую корреляцию с его аналогом в крови, что имеет значение для его работы в лаборатории и для практического медицинского применения.
«Это общая платформа, которая позволяет нам отслеживать молекулы чрезвычайно низкого уровня в жидкостях нашего организма. Надеемся расширить эту платформу для мониторинга других клинически значимых молекул белка и гормонов. Мы также хотим посмотреть, можно ли это использовать для лечения хронических заболеваний. Воспаление означает риск для многих пациентов. Если бы за ними можно было наблюдать дома, можно было бы определить их риск и назначить своевременное лечение «, — рассказывают разработчики.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
