Mikrotűs tapasz több biomarker mérésére
Az eszköz a dermális intersticiális folyadékból vérvétel nélkül, akár naponta többször is képes mérni egyes biomarkerek - például a kortizol - mennyiségét.
- Influenzaoltás bőrre helyezhető tapasszal
- A COVID-19 elleni oltóanyagok alternatív beadásának keresése
- Gyógyszeradagoló tapasz Alzheimer-kórra
- Bőrre helyezhető tapasz szkizofrénia kezelésére
- Intraokuláris gyógyszerkibocsátó lencse a szemnyomás csökkentésére
- A legjobb automata gyógyszeradagolók és robotizált gyógyszerrendezők: az adherencia növeléséért
A Lab on a Chip folyóiratban augusztus 1-jén jelent meg a North Carolina State University kutatóinak tanulmánya, amelyben egy olyan mikrotűs tapasz kifejlesztéséről adnak hírt, amely vérvétel, akkumulátor vagy külső eszköz használata nélkül képes számos egészségügyi biomarkert monitorozni. A szintetikus bőrszövet-modelleken végzett tesztelés során a kutatók bebizonyították, hogy a tapaszok 15 perctől 24 óráig terjedő időtartam során képesek biomarker mintákat gyűjteni.
“A biomarkerek a biológiai folyamatok olyan mérhető mutatói, amelyek segítenek az egészségi állapot figyelemmel kísérésében és a betegségek diagnosztizálásában” – nyilatkozta Michael Daniele, a cikk első szerzője. “A hagyományos biomarkerek vizsgálatának túlnyomó többsége vérminták levételén alapul. A vérminták levétele azonban nemcsak kellemetlen a legtöbb ember számára, hanem kihívást jelent az egészségügyi szakemberek és az elemzési technológiákat fejlesztők számára is. Ennek oka, hogy a vér egy komplex rendszer, és a vérlemezkéket, a vörösvérsejteket stb. el kell távolítani, mielőtt a releváns folyadékot meg lehetne vizsgálni. Az általunk kifejlesztett tapasz mikrotűket használ a bőr legfelső rétegét alkotó sejtek alatti, a bőr és a felhám rétegeiben található sejteket körülvevő folyadék mintavételéhez. Ezt dermális intersticiális folyadéknak (ISF; dermal interstitial fluid) nevezik, és szinte ugyanazokat a biomarkereket tartalmazza, mint a vér. Ráadásul az ISF „tisztább” mintát ad – nem kell úgy feldolgozni, mint a vért, mielőtt megvizsgálnák. Lényegében egyszerűsíti a biomarkerek vizsgálati folyamatát.”
Daniele és munkatársai egy teljesen passzív mikrotűs tapaszt fejlesztettek ki, amely nem igényel sem elemeket, sem külső energiaforrásokat az ISF-minták vételéhez és tárolásához. A tapasz négy rétegből áll: egy polimer “házból” – amely gyakorlatilag a tapasz látható része –, egy gélrétegből, egy papírrétegből és magukból a mikrotűkből. A mikrotűk olyan anyagból készülnek, amely megduzzad, ha érintkezik az ISF-fel. Az ISF átáramlik a mikrotűn – mint a víz a papírtörlőn – amíg érintkezésbe nem kerül a papírral. Amint a papír elkezdi felszívni az ISF-et, a folyadék érintkezésbe kerül a papír másik oldalán található géllel. Ez a gél nagy koncentrációban tartalmaz glicerint. A gél és az ISF közötti glicerin egyensúlyhiány ozmotikus nyomást hoz létre, amely több ISF-et vonz át a papíron, egészen addig, amíg a papír telítődik.
“A papír az ISF tárolóhelye” – fejtette ki Daniele. “Amikor levesszük a tapaszt, eltávolítjuk a papírcsíkot és elemezzük a mintát.”
A kutatók két szintetikus bőrmodellen tesztelték a tapaszt.
“Jól működött” – összegzett Daniele. “A tapaszok mindössze 15 perc alatt már mérhető eredményeket gyűjtöttek, és legalább 24 órán át képesek voltak tárolni a biomarker mintákat.”
Az elgondolás helyességét, működőképeségét bizonyító (proof-of-concept) tesztelés során a kutatók a kortizolt figyelték, amely a stressz egyik biomarkere, és amelynek szintje a nap folyamán ingadozik.
“Módszerünk lehetővé teszi, hogy vérvétel nélkül naponta többször is mérni lehessen a stressz szintjét. Nem látjuk akadályát annak, hogy a tapasz az ISF-ben található számos biomarker esetében is alkalmazható legyen.”
A tapaszok másik vonzó tulajdonsága, hogy viszonylag olcsó, széles körben elérhető anyagokból készülnek. A tapaszok legdrágább elemei a mikrotűk, de a fejlesztők szerint még ez az ár is versenyképes a vérvizsgálattal járó költségekkel összehasonlítva, amihez fiolákra, tűkre és általában – szakemberre van szükség. A tapaszhoz ezek közül egyik sem szükséges.
A kutatók már megkezdték a tapaszok embereken történő tesztelését, és több olyan elektronikus eszközt fejlesztenek, amelyek képesek leolvasni a mikrotűs tapaszok papírcsíkját.
“Már kifejlesztettünk egy olyan elektronikus eszközt, amely le tudja olvasni a papírcsíkról a kortizolszintet, és jelenleg már egy másik eszközön dolgozunk, amely egy másik biomarkert értékel” – összegzett Daniele.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Self-powered patch monitors biomarkers without drawing blood
Irodalmi hivatkozás:
Christopher T. Sharkey et al, Design and characterization of a self-powered microneedle microfluidic system for interstitial fluid sampling, Lab on a Chip (2025). DOI: 10.1039/D5LC00590F
