حسگری که شدت بیماری را زودتر از پزشک تشخیص می‌دهد

محققان دانشگاه هوکایدو ژاپن، نخستین نمونه از یک حسگر زیستی را طراحی کرده‌اند.

سطوح آدنوزین تری‌فسفات_آدنوزین تری فسفات که به عنوان ATP شناخته می‌شود، مولکولی است که انرژی درون سلول‌ها را با خود حمل می‌کند.

ولاکتات (lactate) در pH بدن، اسید لاکتیک به شکل یونی آن یعنی لاکتات وجود دارد.

این حسگر ازدیاد بیش از اندازه این ترکیب در یاخته‌های ماهیچه‌ای را که سبب گرفتگی و درد ماهیچه‌ها می‌شود، در خون بیمار تشخیص می‌دهد و امکان ارزیابی سریع شدت برخی از بیماری‌ها را فراهم می‌کند.

در گلبول‌های قرمز، آدنوزین تری‌فسفات توسط یک مسیر بیوشیمیایی موسوم به "مسیر امبدن میرهوف" (Embden-Meyerhof) تولید می‌شود.

بیماری‌های شدیدی مانند نارسایی چند عضوی، سپسیس و آنفلوانزا، به کاهش میزان آدنوزین تری‌فسفات تولیدشده توسط گلبول‌های قرمز منجر می‌شوند. بدین ترتیب، شدت این بیماری‌ها را می‌توان با نظارت بر میزان آدنوزین تری‌فسفات و لاکتات در خون بیمار اندازه‌گیری کرد.

آکیهیکو ایشیدا (Akihiko Ishida)، شیمیدان دانشگاه هوکایدو گفت: در دانشگاه توکوشیما (Tokushima University) در سال ۲۰۱۳، بررسی سطح آدنوزین تری‌فسفات و لاکتات خون را برای ارزیابی شدت آنفلوانزای حاد در بیماران پیشنهاد کردند.

با وجود این، روش‌های کنونی برای اندازه‌گیری این سطوح و سایر روش‌ها برای اندازه‌گیری شدت بیماری می‌توانند دست و پا گیر، طولانی یا فاقد حساسیت کافی باشند.

ایشیدا و همکارانش در دانشگاه هوکایدو و دانشگاه توکوشیما، یک حسگر زیستی ساخته اند که می‌تواند سطوح آدنوزین تری‌فسفات و لاکتات خون را با حساسیت بالا و در کمتر از پنج دقیقه تشخیص دهد.

این فرآیند ساده است. برای استخراج آدنوزین تری‌فسفات از گلبول‌های قرمز، مواد شیمیایی به نمونه خون اضافه می‌شوند. سپس، آنزیم‌ها اضافه می‌شوند تا آدنوزین تری‌فسفات و لاکتات را به همان محصول تبدیل کنند که توسط الکترود‌های ویژه روی یک تراشه حسگر قابل تشخیص است.

شدت جریان تولیدشده در الکترودها، به مقدار محصول جانبی موجود در نمونه بستگی دارد.

این گروه پژوهشی، این حسگر را با حسگر‌های موجود مقایسه کردند و دریافتند حسگر آن‌ها امکان اندازه‌گیری نسبتا ساده و سریع دو مولکول مورد نظر را فراهم می‌کند.

ایشیدا گفت: ما امیدواریم که این حسگر، نظارت بر شدت بیماری را فعال کند و بتوان از آن به عنوان ابزاری برای تشخیص و درمان بیماران بستری‌شده در بخش مراقبت‌های ویژه استفاده کرد.

هدف پژوهشگران در مرحله بعدی، ساده‌سازی فرآیند اندازه‌گیری با ادغام یک روش استخراج آدنوزین تری‌فسفات در خود تراشه است. آن‌ها قصد دارند که سیستم حسگر خود را فشرده‌تر کنند.

این پژوهش، در مجله Biosensors and Bioelectronics به چاپ رسیده است.

منبع: وب‌سایت رسمی دانشگاه هوکایدو