Caltech-Forscher haben einen tragbaren, nicht-invasiven Sensor entwickelt
Entzündungen sind mit einer Reihe von psychischen und körperlichen Störungen verbunden, darunter koronare Herzkrankheit, Schlaganfall und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD).
Akute Entzündungsreaktion – natürlichdie Art und Weise des Körpers, Infektionen zu bekämpfen und die Heilung zu beschleunigen. Doch eine langfristige oder chronische Entzündung kann zu dauerhaften Gewebeschäden führen. Wenn die Entzündung schnell und einfach erkannt wird, trägt sie zur Behandlung bei. Die Messung des C-reaktiven Proteins (CRP) im Blut wird häufig als Biomarker für Entzündungen verwendet. Für die Blutuntersuchung sind jedoch hochentwickelte Laborgeräte und Personal erforderlich.
Jetzt Forscher aus KalifornienDas Institute of Technology am Caltech hat einen neuen tragbaren Sensor namens InflaStat entwickelt, der Entzündungen drahtlos und nichtinvasiv überwacht, indem er den CRP-Spiegel im Schweiß einer Person misst.
CRP ist schwieriger zu erkennen als andere Moleküle.Es liegt im Blut in viel geringeren Konzentrationen vor als andere Biomarker und seine Moleküle sind viel größer. Und deshalb ist es schwieriger, sie aus dem Blutkreislauf in Schweiß zu isolieren. Den Entwicklern ist es jedoch gelungen, dies zu überwinden.
Der InflaStat-Sensor enthält winzige „Poren“ mitAntikörper, die an CRP binden, und spezielle Redoxmoleküle, die unter bestimmten Bedingungen einen kleinen elektrischen Strom erzeugen können. Die Struktur des Sensors besteht aus Goldnanopartikeln, von denen jedes einen separaten Satz von Antikörpern trägt, die CRP erkennen.
Wenn CRP-Moleküle aus dem Schweiß des Benutzers eindringenAuf dem Sensor heften sie sich sowohl an die Detektorantikörper als auch an die Antikörper in den Graphenporen. Sie feuern Redoxmoleküle ab, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der von den mit dem Sensor verbundenen elektronischen Komponenten gelesen wird.
Da jedes Goldnanopartikel viele Antikörper gegen Detektoren enthält, wird selbst ein sehr schwaches Signal von CRP um ein Vielfaches verstärkt.
Die Forscher testeten InflaStat aufgesunde Teilnehmer, Patienten mit COPD und Probanden, die sich von COVID-19 erholt haben. Es stellte sich heraus, dass es nicht nur einfach zu tragen ist, sondern auch Informationen über entzündliche Biomarker nicht-invasiv und drahtlos übermittelt. Die Daten wurden in einer Smartphone-Anwendung des Benutzers in Echtzeit angezeigt. Wie erwartet waren die CRP-Werte bei Patienten mit COPD, die von COVID-19 genesen waren, deutlich höher als bei gesunden Teilnehmern. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass der Sensor den CRP-Spiegel im Schweiß genau erkennt, der mit dem Spiegel dieses Moleküls im Blut korreliert.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Nature Biomedical Engineering“ veröffentlicht.
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