برچسب هوشمندی که التهاب لثه را تشخیص می دهد

به گزارش ایسنا، در حال حاضر تشخیص بیماری لثه نیازمند دندانپزشکی و معاینه بینایی است و مشکلات لثه اغلب پس از شروع آسیب بافتی تشخیص داده می شود.

برای تبدیل مراقبت از واکنشی به پیشگیرانه، محققان دانشگاه A&M تگزاس یک حسگر زیستی پوشیدنی قابل اتصال به بافت طراحی کرده اند که نشانگرهای زیستی التهابی دهان را با دقت مولکولی تشخیص می دهد.

دکتر چنگلین وو، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست، یک حسگر چندلایه را توسعه داد و آزمایش کرد که می تواند در محیط مرطوب دهان کار کند و در حین صحبت کردن و غذا خوردن متصل بماند. لایه حسگر ویژه این پچ پروتئین “فاکتور نکروز تومور-آلفا” (TNF-⍺) را که یک نشانگر زیستی مهم برای التهاب است، هدف قرار می دهد.

لایه حسگر ساخته شده از graphene-max می تواند کاوشگرهای خاصی را که فقط به پروتئین مورد نظر متصل می شوند، متصل کند. این لایه دارای رسانایی ذاتی است و امکان اندازه گیری تغییر بار هنگام اضافه شدن مولکول هایی مانند پروتئین مورد نظر را فراهم می کند.

وو گفت: برای درک بهتر، در نظر بگیرید که یک بیمار مبتلا به عفونت ویروسی ممکن است علائمی با 10 میلیون یا 1 میلیارد نسخه ویروس در هر میلی لیتر داشته باشد. سنسور ما می تواند 100-150 کپی در میلی لیتر را تشخیص دهد.

دستیابی به این حساسیت می تواند دشوار باشد. به خصوص اگر نشانگرهای زیستی ناخواسته نیز شناسایی شوند. با این حال، لایه های بیرونی به افزایش انتخاب برچسب کمک می کند. این هیدروژل چسبنده به بافت دارای یک لایه هیدروژل قابل نفوذ انتخابی است که به فیلتر کردن مولکول های ناخواسته کمک می کند.

وو گفت: “همکار من در دانشگاه ایالتی میشیگان (MSU) منافذ بسیار کوچکی را طراحی کرد که فقط به نشانگرهای زیستی کوچکتر اجازه عبور می دهد. ترکیب آن با یک کاوشگر بسیار انتخابی متصل به لایه تشخیص، گزینش پذیری خوبی را فراهم می کند.

دکتر D.، دانشیار مهندسی مکانیک در دانشگاه ایالتی میشیگان. Shaoting Lin به توسعه هیدروژل چسبنده به بافت و هیدروژل انتخابی نفوذپذیر کمک کرد. چسبندگی قوی به بافت نیز به دقت لایه حسگر کمک می کند. لین گفت: «اندازه‌گیری حسگر می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر حرکت پویای بافت‌ها قرار گیرد. اتصال بافت قوی تر، عملکرد قابل اعتمادتری را برای سنسور، صرف نظر از انعطاف پذیری آن، فراهم می کند.

لایه نفوذ پذیر انتخابی مانند یک شبکه عمل می کند و تنها به مولکول هایی با اندازه های خاص اجازه عبور می دهد. برهمکنش شیمیایی بین سوبسترا و نشانگرهای زیستی نیز ممکن است در گزینش پذیری نقش داشته باشد. لین ادامه داد: «ما به طور سیستماتیک چندین بیومولکول با اندازه مشابه را آزمایش کردیم. با توجه به تعامل بین زیست مولکول و شبکه پلیمری اطراف، گزینش پذیری افزایش یافته ای وجود دارد که انتقال مولکول های زیستی مختلف را متمایز می کند.

محققان این برچسب غیر تهاجمی را از استاد دانشکده پزشکی تگزاس A&M ساخته اند. او آن را با کمک جفری سیریلو آزمایش کرد. لین و وو روی مهندسی مواد برچسب کار کردند و سهم سیریلو بر جنبه بیولوژیکی و ارزیابی کاربردهای بالینی متمرکز بود.

سیریلو گفت: “آزمایشگاه من تجربه زیادی در کار با بیماران مختلف و مدل های حیوانی دارد.” در این مورد، ما استفاده از خوکچه هندی را انتخاب کردیم زیرا کار با آنها نسبتاً آسان است و خصوصیات بسیار مشابهی با انسان دارند، به خصوص در مورد استوماتیت. پروتئین TNF-⍺ یک سیتوکین است که تقریبا همیشه در التهاب مرتبط با عفونت بافت نرم نقش دارد. هدف این بود که ببینیم آیا چنین سیستمی امکان تشخیص سریع و در نقطه مراقبت را می دهد یا خیر.

استادیار دندانپزشکی دانشگاه میشیگان دکتر Hajime Sasaki اهمیت تشخیص TNF-α در حفره دهان را تشخیص داد و اطلاعات ارزشمندی در مورد نشانگرهای زیستی و بیماری های دندانی ارائه کرد.

این می تواند منجر به مشکلات سلامتی جدی مانند عفونت های دهان، بیماری لثه و از دست دادن دندان شود و در صورت عدم درمان می تواند بدتر شود. توانایی تشخیص سریع عفونت ها قبل از ظهور علائم می تواند مراقبت های بهداشتی دهان را از اقدامات واکنشی به اقدامات پیشگیرانه تغییر دهد.

حیوانات مورد استفاده در این مطالعه تنها برای نشان دادن اثربخشی این مفهوم مورد استفاده قرار گرفتند. آزمایشات بالینی آینده بر روی حیوانات و در نهایت انسان گام های بعدی این سیستم خواهد بود.

با توجه به تطبیق پذیری مواد مورد استفاده، تحقیقات آینده ممکن است این نوع حسگرهای زیستی را با سایر نقاط بدن و با انواع نشانگرهای زیستی تطبیق دهند.

این تحقیق در مجله “Science Advances” منتشر شده است.