Пристрій стане в нагоді для домашнього використання людьми з хронічними запальними захворюваннями. Дослідження опубліковано в журналі Nature Biomedical Engineering.
Співробітники Каліфорнійського технологічного інституту розробили натільний неінвазивний датчик, який відстежує біомаркер запалення в поті користувача. Пристрій стане в нагоді для домашнього використання людьми з хронічними запальними захворюваннями.
Запалення пов’язане з рядом психічних і фізичних розладів, включаючи ішемічну хворобу серця, інсульт і хронічну обструктивну хворобу легенів (ХОХЛ).
Гостра запальна реакція — природний спосіб організму боротися з інфекцією і прискорювати загоєння. Але довгострокове або хронічне запалення може привести до необоротного пошкодження тканин. Якщо швидко і легко виявити запалення, це сприяє лікуванню. Вимірювання рівня С-реактивного білка (СРБ) в крові зазвичай використовують в якості біомаркера запалення. Однак аналіз крові вимагає складного лабораторного обладнання і персоналу.
Тепер дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту в Каліфорнійському технологічному інституті розробили новий натільний датчик під назвою InflaStat, який бездротовий і неінвазивного контролює запалення, вимірюючи рівень СРБ в поті людини.
СРБ складніше виявити, ніж інші молекули. Він присутній в крові в набагато більш низьких концентраціях, ніж інші біомаркери, і його молекули набагато більше. А, значить, виділяти їх з кровотоку в піт складніше. Однак розробникам вдалося це подолати.
Датчик InflaStat містить крихітні «пори» з антитілами, які зв’язуються з СРБ, і спеціальними окисно-відновлювальними молекулами, які здатні генерувати невеликий електричний струм при певних умовах. У структуру датчика включені наночастинки золота, кожна з яких несе окремий набір антитіл, які виявляють СРБ.
Коли молекули СРБ з поту користувача потрапляють на датчик, вони прикріплюються як до антитіл детектора, так і до антитіл в порах графена. Вони запускають окисно-відновлювальні молекули для генерації електричного струму, який зчитується електронними компонентами, підключеними до датчика.
Оскільки кожна наночастинка золота містить багато антитіл до детекторів, навіть дуже слабкий сигнал від СРБ посилюється в рази.
Дослідники протестували InflaStat на здорових учасників, пацієнтів з ХОХЛ і суб’єктах, які перехворіли COVID-19. Виявилося, його не тільки просто носити, також він передає інформацію про запальні біомаркери неінвазивним і бездротовим способом. Дані відображалися в призначеному для користувача додатку для смартфонів в режимі реального часу. Як і очікувалося, рівень СРБ у пацієнтів з ХОХЛ і перехворілих COVID-19 був значно вище, ніж у здорових учасників. Дослідники також виявили, що датчик точно визначає рівень СРБ в поті, який корелює з показниками цієї молекули в крові.