Сотрудники Калифорнийского технологического института разработали носимый неинвазивный датчик, который отслеживает биомаркер воспаления в поте пользователя. Устройство пригодится для домашнего использования людьми с хроническими воспалительными заболеваниями. Воспаление связано с рядом психических и физических расстройств, включая ишемическую болезнь сердца, инсульт и хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ).

Острая воспалительная реакция — естественный способ организма бороться с инфекцией и ускорять заживление. Но долгосрочное или хроническое воспаление может привести к необратимому повреждению тканей. Если быстро и легко обнаружить воспаление, это способствует лечению. Измерение уровня С-реактивного белка (СРБ) в крови обычно используют в качестве биомаркера воспаления. Однако анализ крови требует сложного лабораторного оборудования и персонала.

Теперь исследователи из Калифорнийского технологического института в Калифорнийском технологическом институте разработали новый носимый датчик под названием InflaStat, который беспроводно и неинвазивно контролирует воспаление, измеряя уровень СРБ в поте человека. СРБ сложнее обнаружить, чем другие молекулы. Он присутствует в крови в гораздо более низких концентрациях, чем другие биомаркеры, и его молекулы намного больше. А, значит, выделять их из кровотока в пот сложнее. Однако разработчикам удалось это преодолеть.

Датчик InflaStat содержит крошечные «поры» с антителами, которые связываются с СРБ, и специальными окислительно-восстановительными молекулами, которые способны генерировать небольшой электрический ток при определенных условиях. В структуру датчика включены наночастицы золота, каждая из которых несет отдельный набор антител, обнаруживающих СРБ. Когда молекулы СРБ из пота пользователя попадают на датчик, они прикрепляются как к антителам детектора, так и к антителам в порах графена. Они запускают окислительно-восстановительные молекулы для генерации электрического тока, который считывается электронными компонентами, подключенными к датчику. Поскольку каждая наночастица золота содержит много антител к детекторам, даже очень слабый сигнал от СРБ усиливается в разы.

Исследователи протестировали InflaStat на здоровых участниках, пациентах с ХОБЛ и субъектах, которые переболели COVID-19. Оказалось, его не только просто носить, также он передает информацию о воспалительных биомаркерах неинвазивно и беспроводным способом. Данные отображались в пользовательском приложении для смартфонов в режиме реального времени. Как и ожидалось, уровень СРБ у пациентов с ХОБЛ и переболевших COVID-19 был значительно выше, чем у здоровых участников. Исследователи также обнаружили, что датчик точно определяет уровень СРБ в поте, который коррелирует с показателями этой молекулы в крови.

Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.