دستگاه بی‌سیم، دستی و غیرتهاجمی جدید، نشانگرهای آلزایمر و پارکینسون را با موفقیت شناسایی می‌کند!

حسگر زیستی برای استفاده در خانه یا بیمارستان طراحی شده است. این سیستم می‌تواند نتایج را به صورت بی سیم به پزشکان، بیماران، پرستاران و خانواده بیمار منتقل کند. David Baillot/ دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو

مراحل بعدی شامل آزمایش نمونه‌های بزاق و ادرار با حسگر زیستی است.

یک تیم بین المللی از دانشمندان، نوعی دستگاه دستی و غیر‌تهاجمی ساخته‌اند که می‌تواند نشانگرهای زیستی بیماری آلزایمر و پارکینسون را تشخیص دهد. این حسگر زیستی همچنین می‌تواند یافته‌ها را به صورت بی‌سیم به لپ تاپ یا گوشی هوشمند ارسال کند.

این دستگاه بر روی نمونه‌های آزمایشگاهی بیماران مورد تست قرار گرفت و دقتی قابل مقایسه با پیشرفته‌ترین روشهای فعلی را نشان داد. مرحله بعدی شامل آزمایش نمونه‌های بزاق و ادرار با استفاده از این حسگر زیستی است. علاوه بر این، امکان تطبیق دستگاه برای شناسایی نشانگرهای زیستی برای سایر شرایط پزشکی وجود دارد.

محققان اخیرا یافته‌های خود را در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences ارائه کرده‌اند.

این دستگاه به جای تشخیص شیمیایی به تشخیص الکتریکی متکی است که به گفته محققان اجرای آن آسان‌تر و دقیق‌تر است.

این حسگر زیستی از یک تراشه با ترانزیستور بسیار حساس تشکیل شده است که از یک لایه گرافن با ضخامت یک اتم و سه الکترود منبع و الکترود تخلیه تشکیل شده است که به قطب‌های مثبت و منفی باتری متصل می‌شود تا جریان الکتریکی را جاری کند. David Baillot / دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو

Ratnesh Lal استاد مهندسی زیستی، مکانیک و علم مواد در دانشکده UC San Diego Jacobs گفت: این سیستم تشخیصی قابل حمل، امکان آزمایش در خانه و مکانهایی مانند کلینیک‌ها و خانه‌های سالمندان را در سراسر جهان فراهم می‌کند.

نیاز فوری به تشخیص زودهنگام

تا سال 2060، حدود 14 میلیون آمریکایی از بیماری آلزایمر رنج خواهند برد. سایر بیماری‌های عصبی مانند پارکینسون نیز در حال افزایش هستند. روش‌های آزمایشی کنونی برای آلزایمر و پارکینسون به آزمایش‌های تصویربرداری و MRI نیاز دارند. در نتیجه، تشخیص زودهنگام بیماری دشوار است، زیرا بیماران از روش‌های تهاجمی خودداری می‌کنند.

این نوع آزمایشها همچنین برای بیمارانی که در حال حاضر علائم را نشان می‌دهند و در حرکت مشکل دارند و همچنین افرادی که به بیمارستان‌های محلی یا امکانات پزشکی دسترسی ندارند، دشوار است.

یکی از فرضیه‌های رایج در این زمینه که Ratnesh Lal روی آن تمرکز کرده است، این است که بیماری آلزایمر توسط پپتیدهای آمیلوئید محلول ایجاد می‌شود که در مولکول‌های بزرگ‌تری با هم ترکیب می‌شوند و در مغز کانال‌های یونی تشکیل می‌دهند.

نمای نزدیک از چاه سیلیکونی در بیوسنسور با ترانزیستور مبتنی بر گرافن در پایین. اعتبار: David Baillot / دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو

Ratnesh Lal در نظر داشت که آزمایشی طراحی کند که بتواند پپتیدهای آمیلوئید بتا و تاو (نشانگرهای زیستی برای آلزایمر) و پروتئینهای آلفا سینوکلئین (نشانگرهای زیستی پارکینسون) را به طور غیر تهاجمی، به ویژه از بزاق و ادرار تشخیص دهد. او می‌خواست به تشخیص الکتریکی و نه شیمیایی تکیه کند زیرا معتقد است اجرای آن آسان‌تر و دقیق‌تر است و همچنین می‌خواست دستگاهی بسازد که بتواند نتایج آزمایش را به صورت بی‌سیم به خانواده و پزشکان بیمار منتقل کند. این دستگاه حاصل سه دهه تخصص و همچنین همکاری با محققان جهان از جمله نویسندگان مشترک این اثر از تگزاس و چین است.

Ratnesh Lal گفت: “من سعی می‌کنم کیفیت زندگی را بهبود بخشم و زندگی افراد را نجات دهم.”

برای تحقق بخشیدن به چشم انداز Ratnesh Lal، او و همکارانش دستگاهی را که در زمان شیوع کووید برای شناسایی و پروتئینهای نوکلئوپروتئین موجود در ویروس زنده SARS-CoV-2 که در PNAS در سال 2022 توصیف کردند، توسعه و تطبیق دادند. این پیشرفت توسط تراشه با کوچک سازی و اتوماسیون تولید حسگرهای زیستی در مقیاس بزرگ حاصل شد.

دستگاه چگونه ساخته شده و نیز چگونه کار می‌کند؟

دستگاهی که در مطالعه PNAS در سال 2023 توضیح داده شد، از یک تراشه با ترانزیستور با حساسیت بالا تشکیل شده است که معمولاً به عنوان ترانزیستور اثر میدانی (FET) شناخته می‌شود. در این مورد، هر ترانزیستور از یک لایه گرافن با ضخامت یک اتم (GFET) و سه الکترود ( منبع و الکترود تخلیه که به قطب‌های مثبت و منفی باتری متصل هستند)، ساخته شده است تا جریان پیدا کند.

یک رشته DNA منفرد به الکترود گیت متصل است که به عنوان یک پروب عمل می‌کند که به طور خاص به پروتئینهای آمیلوئید بتا، تاو یا سینوکلئین متصل می‌شود. اتصال این آمیلوئیدها با پروب رشته DNA خاص آنها که آپتامر نامیده می‌شود، میزان جریان بین منبع و الکترود تخلیه را تغییر می‌دهد. تغییر در این جریان یا ولتاژ سیگنالی است که برای شناسایی نشانگرهای زیستی خاص مانند آمیلوئیدها و پروتئین‌های COVID-19 استفاده می‌شود.

تیم تحقیقاتی این دستگاه را با پروتئین‌های آمیلوئید مشتق از مغز بیماران مبتلا به آلزایمر و پارکینسون مورد آزمایش قرار دادند. آزمایش‌ها نشان داد که حسگرهای زیستی می‌توانند نشانگرهای زیستی خاص را برای هر دو شرایط با دقت بسیار بالا و همتراز با روش‌های پیشرفته موجود تشخیص دهند. این دستگاه همچنین در غلظت‌های بسیار کم کار می‌کند، به این معنی که به مقادیر کمی برای نمونه‌ها نیاز دارد (تا چند میکرولیتر).

علاوه بر این، آزمایش‌ها نشان داد که حتی زمانی که نمونه‌ها حاوی پروتئین‌های دیگری بودند نیز دستگاه عملکرد خوبی داشت. تشخیص پروتئین تاو دشوارتر بود. اما از آنجایی که دستگاه سه نشانگر زیستی مختلف را بررسی می‌کند، می‌تواند نتایج هر سه را ترکیب کند تا به یک نتیجه کلی قابل اعتماد برسد.

این فناوری از UC San Diego به استارتاپ بیوتکنولوژی Ampera Life مجوز داده شده است. Ratnesh Lal رئیس شرکت است اما برای تحقیقات خود از شرکت حمایت مالی دریافت نمی‌کند.

مراحل بعدی شامل آزمایش پلاسمای خون و مایع مغزی نخاعی با دستگاه و در نهایت نمونه بزاق و ادرار است. این آزمایش‌ها در بیمارستان‌ها و خانه‌های سالمندان انجام می‌شود. اگر این آزمایش‌ها به خوبی انجام شود، Ampera Life قصد دارد تا در پنج یا شش ماه آینده برای تأیید FDA دستگاه درخواست دهد. هدف نهایی این است که دستگاه در عرض یک سال به بازار عرضه شود.

همچنین بخوانید:

مترجم: معصومه قریبی ششده

منبع

از این مطلب چقدر راضی بودید؟

روی ستاره کلیک کنید تا نظرتون ثبت بشه