حسگر عرق پوشیدنی نشانه های مولکولی التهاب را تشخیص می دهد

به گزارش سیناپرس همدان، اکثریت قریب به اتفاق بیماری ها و اختلالاتی که انسان را مبتلا می کند، از آرتریت تا تب زیکا، شامل سطوحی از التهاب است. در حالی که التهاب برای ما بیشتر به عنوان درد، قرمزی و تورم شناخته شده است، تعدادی از نشانگرهای بیوشیمیایی نیز با آن مرتبط هستند.

یکی از این نشانگرها، پروتئین واکنشی C یا CRP، که توسط کبد ترشح می‌شود، به قدری با التهاب مرتبط است که وجود آن در جریان خون نشانگر قوی یک بیماری زمینه‌ای سلامتی است.

اکنون، محققان در Caltech اولین حسگر پوست پوشیدنی در نوع خود را ساخته اند که می تواند به صورت بی سیم وجود CRP را در عرق انسان تشخیص دهد. این حسگر نظارت بر سلامت بیماران و متخصصان پزشکی را بدون نیاز به آزمایش‌های خون تهاجمی‌تر آسان‌تر می‌کند.

مقاله ای که کار را توصیف می کند، با نام “یک پچ بی سیم برای نظارت بر پروتئین واکنش دهنده C در عرق” در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر می شود.

وی گائو، که آزمایشگاه او مسئول توسعه انواع حسگرهای پوشیدنی عرق، از جمله این حسگر جدید است، می‌گوید تشخیص CRP بسیار دشوارتر از مولکول‌هایی است که توسط دیگر حسگرهای عرق او شناسایی می‌شوند. یکی از دلایل این است که CRP در خون با غلظت بسیار کمتری نسبت به سایر نشانگرهای زیستی وجود دارد. این تا حد زیادی به این دلیل است که مولکول‌های CRP بسیار بزرگتر از سایر مولکول‌های نشانگر زیستی هستند، به این معنی که ترشح آنها از جریان خون به عرق بسیار دشوارتر است. دلیل دیگر این است که تشخیص حساس CRP معمولاً به مراحل آزمایشگاهی خاصی نیاز دارد که نمونه‌ها را شستشو ‌دهد تا حسگر ثابت باشد.

گائو، استادیار مهندسی پزشکی، محقق موسسه تحقیقات پزشکی Heritage و محقق رونالد و جوآن ویلنز، می‌گوید: اینها مسائل اصلی بودند که افراد را از انجام سنجش CRP پوشیدنی باز می‌داشت. ما به حساسیت بالایی برای نظارت بر CRP با غلظت بسیار پایین به طور خودکار روی پوست نیاز داریم.

این حسگر CRP، مانند سایر حسگرهای توسعه یافته توسط گائو و تیمش، بر روی گرافن حکاکی شده با لیزر، شکلی ورقه مانند از کربن ساخته شده است. ساختار گرافن حاوی منافذ ریز بسیاری است که سطح زیادی را ایجاد می کند. این منافذ با آنتی بادی‌هایی تعبیه شده‌اند که به CRP و مولکول‌های ویژه (مولکول‌های ردوکس) متصل می‌شوند که قادر به تولید جریان الکتریکی کوچک تحت شرایط خاص هستند.

این حسگر همچنین حاوی نانوذرات طلا است که مجموعه جداگانه ای از آنتی بادی های CRP (آنتی بادی های آشکارساز) را با خود حمل می کند.

هنگامی که مولکول های CRP از طریق عرق وارد حسگر می شوند، آن‌ها هم به آنتی‌بادی‌های آشکارساز روی نانوذرات طلا و هم به آنتی‌بادی‌های روی گرافن متصل می‌شوند، به طور موقت نانوذرات را به گرافن می‌چسبانند و مولکول ردوکس را برای تولید جریان الکتریکی تحریک می‌کنند که می‌تواند توسط قطعات الکترونیکی متصل به حسگر اندازه‌گیری شود.

گائو می‌گوید از آنجایی که هر نانوذره طلا حاوی آنتی‌بادی‌های آشکارساز متعددی است، آنها سیگنال کوچکی را که در غیر این صورت یک مولکول CRP ارائه می‌کرد، تقویت می‌کنند.

برای بررسی تأثیر تغییرات در ترکیبات عرق از فردی به فرد دیگر بر سیگنال الکتروشیمیایی حسگر زیستی، این حسگر همچنین برای اندازه‌گیری غلظت یون‌ها در عرق، pH عرق و دمای پوست طراحی شده است.

گائو می گوید که این کار برای اولین بار نشان می دهد که CRP عرق را می توان به طور دقیق تشخیص داد و همبستگی خوبی با همتای خود در خون دارد که پیامدهایی برای کار او در آزمایشگاه و کاربردهای پزشکی عملی دارد.

او می گوید: این یک پلت فرم کلی است که به ما امکان می دهد مولکول های سطح بسیار پایین در مایعات بدن خود را نظارت کنیم. ما امیدواریم که این پلت فرم را برای نظارت بر سایر مولکول های پروتئین و هورمون مرتبط بالینی گسترش دهیم. ما همچنین می‌خواهیم ببینیم که آیا می‌توان از این روش برای مدیریت بیماری‌های مزمن استفاده کرد یا خیر. التهاب به معنای خطر برای بسیاری از بیماران است. اگر بتوان آن‌ها را در خانه تحت نظر داشت، می‌توان خطر آن‌ها را شناسایی کرد و می‌توان آنها را به موقع درمان کرد.

منبع: Nature Biomedical Engineering

مترجم: کیانوش کرمی