VIDEO: Nosivi senzor u znoju traži znakove upale

Upale su povezane s nizom mentalnih i fizičkih poremećaja, uključujući tri najveće ubojice u svijetu, ishemijsku bolest srca, moždani udar i kroničnu opstruktivnu plućnu bolest (KOPB).

Dok je akutni upalni odgovor prirodan način tijela za borbu protiv infekcije i ubrzavanje zacjeljivanja, dugotrajna ili kronična upala može dovesti do nepovratnog oštećenja tkiva. Mogućnost brzog i jednostavnog otkrivanja upale ključna je za njezino liječenje. Mjerenje razine C-reaktivnog proteina (CRP) u krvi obično se koristi kao biomarker upale, ali zahtijeva složenu laboratorijsku opremu i osoblje za analizu uzorka krvi.

Sada su istraživači s Kalifornijskog instituta za tehnologiju Caltech, razvili novi nosivi senzor, nazvan InflaStat, koji bežično i neinvazivno prati upalu mjerenjem razine CRP-a u ljudskom znoju.

Istraživači su morali prevladati neke prepreke prije nego što su se upustili u izradu svog prvog senzora te vrste za analizu znojenja. Glavna je ta da je CRP teže otkriti nego druge molekule. Prisutan je u krvi u znatno nižim koncentracijama od ostalih biomarkera, a molekule su mu mnogo veće, što znači da ih je teže izlučiti iz krvotoka u znoj.

"To su bili glavni problemi koji su prije sprječavali ljude da rade detekciju CRP-a na nosivim uređajima", rekao je Wei Gao, odgovarajući autor studije. "Potrebna nam je visoka osjetljivost za automatsko praćenje vrlo niske koncentracije CRP-a na koži."

InflaStat je napravljen od laserski graviranog grafena koji sadrži malene pore koje stvaraju veliku površinu. Pore ​​sadrže antitijela koja se vežu na CRP i posebne molekule koje se nazivaju redoks molekule, sposobne generirati malu električnu struju pod određenim uvjetima. U strukturu senzora ugrađene su nanočestice zlata, od kojih svaka nosi zaseban set antitijela koja otkrivaju CRP, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Kada CRP molekule iz znoja nositelja uđu u senzor, one se vežu za antitijela detektora i antitijela u porama grafena. Nanočestice se zatim vežu za grafen i pokreću redoks molekule da generiraju električnu struju koju očitavaju elektroničke komponente spojene na senzor.

Budući da svaka nanočestica zlata sadrži mnoga detektorska protutijela, signal koji je vrlo malen, pojačan je mnogo više od signala koji bi proizvela jedna molekula CRP-a.

Istraživači su testirali InflaStat na zdravim sudionicima, pacijentima s KOPB-om i sudionicima koji su se oporavili od infekcije COVID-om. Otkrili su da je senzor udoban za nošenje i da može pružati informacije o upalnim biomarkerima neinvazivno i bežično. Podaci su prikazani na prilagođenoj aplikaciji za pametni telefon u stvarnom vremenu.

Kao što se i očekivalo, razine CRP-a u bolesnika s KOPB-om i onih nakon infekcije COVID-om bile su znatno više nego u zdravih sudionika. Istraživači su otkrili da je senzor točno detektirao razine CRP-a u znoju koje su bile u korelaciji s razinama u krvi. 

Istraživači kažu da nalazi njihove studije pokazuju da se senzor može koristiti za neinvazivno praćenje kroničnih bolesti kod kuće kao što su upalna bolest crijeva ili KOPB. Štoviše, kažu da bi se mogao prilagoditi za testiranje drugih biomarkera koji se nalaze u tragovima i koji su relevantni za bolest.

Studiju objavljenu u časopisu Nature Biomedical Engineering možete pronaći na ovoj poveznici.