ایسنا: یک برچسب که در دهان کاربر قرار میگیرد، میتواند التهاب لثه را در مراحل اولیه تشخیص دهد.
تشخیص بیماری لثه در حال حاضر به دندانپزشکی و معاینه بصری نیاز دارد و اغلب تنها پس از آغاز آسیب بافتی، مشکلات لثه تشخیص داده میشوند.
به نقل از مدیکال اکسپرس، پژوهشگران «دانشگاه تگزاس ای اند ام»(Texas A&M) برای تغییر مراقبت از واکنشی به پیشگیرانه، یک حسگر زیستی پوشیدنی و قابل چسبیدن به بافت را مهندسی کردهاند که نشانگرهای زیستی التهابی را در دهان با دقت مولکولی تشخیص میدهد.
دکتر «چنگلین وو»(Chenglin Wu)، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست، یک حسگر چندلایه را ساخته و آزمایش کرده است که میتواند در محیط مرطوب دهان عمل کند و هنگام صحبت کردن و غذا خوردن همچنان متصل باقی بماند. لایه حسگر تخصصی این پچ، پروتئین «فاکتور نکروز تومور آلفا»(TNF-⍺) را هدف قرار میدهد که یک نشانگر زیستی کلیدی برای التهاب است.
لایه حسگر ساختهشده از گرافین-مکسین میتواند کاوشگرهای خاصی را که فقط به پروتئین مورد نظر متصل میشوند، به هم متصل کند. این لایه دارای رسانایی ذاتی است و هنگامی که مولکولهایی مانند پروتئین مورد نظر به هم متصل میشوند، امکان اندازهگیری تغییر بار را فراهم میکند.
وو گفت: برای درک بهتر توجه داشته باشید که یک بیمار مبتلا به عفونت ویروسی ممکن است علائمی را با ۱۰ میلیون یا یک میلیارد کپی ویروس در هر میلیلیتر نشان دهد. حسگر ما میتواند ۱۰۰ تا ۱۵۰ کپی را در هر میلیلیتر تشخیص دهد.
دستیابی به این حساسیت میتواند چالشبرانگیز باشد؛ به ویژه اگر نشانگرهای زیستی ناخواسته نیز شناسایی شوند. با وجود این، لایههای بیرونی به بهبود گزینشپذیری برچسب کمک میکنند. این هیدروژل قابل چسبیدن به بافت دارای یک لایه هیدروژل با نفوذپذیری انتخابی است که به فیلتر کردن مولکولهای ناخواسته کمک میکند.
وو گفت: همکار من در «دانشگاه ایالتی میشیگان»(MSU) یک منفذ بسیار کوچک را طراحی کرد که فقط به نشانگرهای زیستی کوچکتر اجازه عبور میدهد. ترکیب آن با کاوشگر بسیار گزینشی متصل به لایه حسگر، گزینشپذیری دقیقی را ایجاد میکند.
دکتر «شائوتینگ لین»(Shaoting Lin)، دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه ایالتی میشیگان به توسعه هیدروژل قابل چسبیدن به بافت و هیدروژل نفوذپذیر انتخابی کمک کرد. چسبندگی قوی به بافت، به دقت لایه حسگر نیز کمک میکند. لین گفت: اندازهگیریهای حسگر میتوانند به طور قابل توجهی تحت تأثیر حرکت پویای بافتها قرار بگیرند. پیوند بافتی قویتر، عملکرد قابل اعتمادتری را برای حسگر مستقل از انعطافپذیری آن فراهم میکند.
لایه نفوذپذیر انتخابی مانند یک شبکه توری عمل میکند و فقط به مولکولهایی با اندازه خاص اجازه عبور میدهد. تعامل شیمیایی بین لایه و نشانگرهای زیستی نیز ممکن است در گزینشپذیری نقش داشته باشند. لین ادامه داد: ما به طور سیستماتیک چند مولکول زیستی با اندازه مشابه را آزمایش کردیم. به دلیل تعامل بین مولکول زیستی و شبکه پلیمری اطراف، گزینشپذیری افزایش یافتهای وجود دارد که انتقال مولکولهای زیستی گوناگون را متمایز میکند.
پژوهشگران این برچسب غیرتهاجمی را با کمک دکتر «جفری سیریلو»(Jeffrey Cirillo)، استاد دانشکده پزشکی تگزاس ای اند ام آزمایش کردند. لین و وو به مهندسی مواد برچسب پرداختند و سهم سیریلو بر جنبه بیولوژیکی و ارزیابی کاربردهای بالینی متمرکز بود.
سیریلو گفت: آزمایشگاه من تجربه زیادی در کار کردن با بیماران و مدلهای حیوانی گوناگون دارد. در این مورد، ما تصمیم گرفتیم از خوکچه هندی استفاده کنیم، زیرا کار با آنها نسبتاً آسان است و تعدادی از ویژگیهای مشابه با انسان را بهویژه در التهاب دهان دارند. پروتئین TNF-⍺ یک سیتوکین است که تقریباً همیشه در التهاب مرتبط با عفونت بافتهای نرم نقش دارد. هدف این بود که ببینیم آیا این نوع سیستم، امکان تشخیص سریع و در محل مراقبت را فراهم میکند.
دکتر «هاجیمه ساساکی»(Hajime Sasaki)، دانشیار دندانپزشکی دانشگاه میشیگان، اهمیت تشخیص TNF-α در حفره دهان را تشخیص داد و اطلاعات ارزشمندی را درباره نشانگرهای زیستی و بیماریهای دندانی ارائه کرد.
عفونتهای دهان میتوانند به بروز مشکلات جدی برای سلامتی مانند بیماری لثه و از دست دادن دندان منجر شوند و در صورت عدم درمان ممکن است شدت آنها افزایش یابد. توانایی تشخیص سریع عفونتها پیش از بروز علائم میتواند مراقبتهای بهداشت دهان و دندان را از اقدامات واکنشی به اقدامات پیشگیرانه تغییر دهد.
حیوانات مورد استفاده در این مطالعه صرفاً برای نشان دادن کارآیی این مفهوم به کار رفتند. آزمایشهای بالینی آینده روی حیوانات و در نهایت روی انسانها، گامهای بعدی برای این سیستم خواهند بود.
با توجه به تطبیقپذیری مواد مورد استفاده، پژوهشهای آینده میتوانند این نوع حسگر زیستی را با سایر قسمتهای بدن و با نشانگرهای زیستی گوناگون نیز تطبیق دهند.
این پژوهش در مجله «Science Advances» به چاپ رسید.
