Американские учёные разработали биосенсор, выявляющий признаки вторичных повреждений мозга после травмы

Команда исследователей из Университета штата Огайо разработала водостойкий биосенсор, способный фиксировать изменения концентрации ряда показателей спинномозговой жидкости для выявления вторичных повреждений после ЧМТ.

Depositphotos

Черепно-мозговые травмы сопровождаются не только физическими, но и химическими изменениями, которые могут свидетельствовать о развитии вторичных повреждений ткани головного мозга. Такое поражение может быть летальным для человека, потому важно вовремя распознать эти изменения и начать лечение. По словам соавтора исследования доцента Цзинхуа Ли, подобные изменения возможно заметить по колебанию концентрации ионов натрия и калия в спинномозговой жидкости. До сих пор медики не имели средств для быстрой и эффективной проверки этого показателя, однако доцент Ли и её коллеги готовы представить миру такой инструмент – небольшой гибкий биосенсор толщиной меньше человеческого волоса.

Getty Images

В рамках деятельности программы Хронической травматической энцефалопатии при Университете штата Огайо учёные разработали биосенсор, который представляет собой комплекс полевых транзисторов, способных «улавливать» колебания уровня веществ в спинномозговой жидкости пациента и производить электрические сигналы, читаемые при помощи внешнего анализатора. Хотя устройство предназначено для работы со спинномозговой жидкостью, оно должно быть непроницаемым для других жидкостей. Для достижения данного эффекта комплекс транзисторов «упаковали» в оболочку из тончайшей плёнки диоксида кремния, прокалённого при температуре более 1000°С. Кроме того, во избежание перекрёстных «помех» учёные разработали строгие стандарты калибровки устройства, чтобы биосенсор реагировал на специфические вещества и игнорировал сторонние биомаркеры, коих более чем достаточно в такой сложной системе, как человеческий организм.

Американские учёные разработали биосенсор, выявляющий признаки вторичных повреждений мозга после травмы
Materials and Interface Designs of Waterproof Field-Effect Transistor Arrays for Detection of Neurological Biomarkers / Yan Dong, Shulin Chen, Tzu-Li Liu, Jinghua Li

В лабораторных условиях биосенсор точно отметил изменения концентрации ионов натрия и калия в растворе, повторяющем состав спинномозговой жидкости. Кроме того, исследователи утверждают, что отслеживание признаков вторичных повреждений после ЧМТ – не единственный вариант применения подобного устройства. В частности, учёные также оценили надёжность датчика при оценке уровня кислотности сыворотки крови. По словам Ли, его также можно откалибровать для мониторинга уровня нейротрансмиттеров, пептидов, белков, нуклеотидных кислот и прочих биомаркеров, чтобы контролировать состояние пациентов с другими хроническими и острыми заболеваниями.

Американские учёные разработали биосенсор, выявляющий признаки вторичных повреждений мозга после травмы
Принцип работы сенсора / Materials and Interface Designs of Waterproof Field-Effect Transistor Arrays for Detection of Neurological Biomarkers / Yan Dong, Shulin Chen, Tzu-Li Liu, Jinghua Li

Прежде чем продолжить исследование перспективности применения сенсора на животных и людях, учёным предстоит изучить, как биосенсор и его оболочка ведут себя при длительном контакте с живыми тканями. В частности, на данном этапе кремниевая оболочка способна сохранять свою целостность на протяжении нескольких лет, а вот чувствительных элементов пока хватает лишь на несколько недель беспрерывной работы. Несмотря на имеющиеся проблемы, Цзинхуа и её коллеги верят, что подобные сенсоры имеют все шансы стать важным инструментом диагностики и мониторинга для гарантии своевременного медицинского вмешательства. Кроме того, их можно будет использовать для малоинвазивного отслеживания состояния пациентов на протяжении длительного времени для изучения природы различных заболеваний.

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий