Νέος αισθητήρας ανιχνεύει το Πάρκινσον από μια σταγόνα δάκρυ
Έλεγχος ντοπαμίνης χωρίς βελόνα: Ο αισθητήρας δακρύων που θα μπορούσε να υποστηρίξει τη φροντίδα του Πάρκινσον.
Snapshot
- Ένας νέος αισθητήρας βασισμένος σε γραφένιο ανιχνεύει ντοπαμίνη σε συνθετικό δακρυϊκό υγρό με υψηλή ακρίβεια χωρίς επεμβατική μέθοδο.
- Ο αισθητήρας δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί σε πραγματικά δάκρυα ανθρώπων και δεν χρησιμοποιείται για τη διάγνωση του Πάρκινσον ή της σχιζοφρένειας.
- Η συσκευή μπορεί να μετρήσει τη ντοπαμίνη μέσω ηλεκτροχημικών σημάτων, χωρίς να βασίζεται σε βιολογικά ένζυμα, γεγονός που την καθιστά πιθανώς πιο σταθερή και φθηνή.
- Η ανίχνευση ντοπαμίνης στα δάκρυα θα μπορούσε στο μέλλον να υποστηρίξει την παρακολούθηση της νόσου του Πάρκινσον, αλλά απαιτούνται κλινικές μελέτες για να επιβεβαιωθεί η σχέση με τις νευρολογικές παθήσεις.
- Πριν από την κλινική χρήση, ο αισθητήρας πρέπει να δοκιμαστεί σε ανθρώπινα δείγματα, να καθοριστούν φυσιολογικά όρια και να αξιολογηθεί η αξιοπιστία του μακροπρόθεσμα.
Ένα μόνο δάκρυ μπορεί μια μέρα να βοηθήσει τους γιατρούς να μετρήσουν την ντοπαμίνη χωρίς να τραβήξουν αίμα ή να χρησιμοποιήσουν επεμβατικό εξοπλισμό. Επιστήμονες ανέπτυξαν έναν πειραματικό αισθητήρα, που ανίχνευσε με ακρίβεια μικροσκοπικές ποσότητες ντοπαμίνης σε εργαστηριακά παρασκευασμένο δακρυϊκό υγρό, αυξάνοντας τις ελπίδες για απλούστερη παρακολούθηση παθήσεων που συνδέονται με τη δυσλειτουργία της ντοπαμίνης, όπως η νόσος του Πάρκινσον.
Η συσκευή παραμένει σε στάδιο απλής απόδειξης της κεντρικής ιδέας. Δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί με πραγματικά δάκρυα ανθρώπων και δεν μπορεί προς το παρόν να διαγνώσει τη νόσο του Πάρκινσον ή τη σχιζοφρένεια.
Πώς ανιχνεύει ο νέος αισθητήρας δακρύων την ντοπαμίνη;
Ο αισθητήρας χρησιμοποιεί γραφένιο, ένα πορώδες και ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό άνθρακα, που δημιουργείται κατευθύνοντας ένα λέιζερ σε μια εύκαμπτη πλαστική επιφάνεια.
Οι ερευνητές πρόσθεσαν νικέλιο και ουρία κατά την παραγωγή. Η ουρία βοήθησε στη δημιουργία περισσότερων πόρων και εισήγαγε άτομα αζώτου στο γραφένιο, ενώ τα σωματίδια νικελίου ενίσχυσαν την ηλεκτρική αντίδραση, που παράγεται όταν η ντοπαμίνη φτάνει στον αισθητήρα. Συνδυαστικά, αυτές οι τροποποιήσεις δημιούργησαν περίπου 4 φορές περισσότερη χημικά ενεργή επιφάνεια από το μη επεξεργασμένο γραφένιο.
Επειδή η ντοπαμίνη παράγει ένα ηλεκτροχημικό σήμα, η συσκευή μπορεί να εκτιμήσει τη συγκέντρωσή της από τις αλλαγές στο ηλεκτρικό ρεύμα. Δεν βασίζεται σε βιολογικά ένζυμα, κάτι που θα μπορούσε να την κάνει πιο σταθερή και φθηνή στην κατασκευή της.
Πόσο ακριβής ήταν ο αισθητήρας;
Η συσκευή ανίχνευσε ντοπαμίνη σε συγκεντρώσεις τεχνητού δακρυϊκού υγρού, με όριο ανίχνευσης τα 17,86 νανομορίων ανά λίτρο.
Όταν προστέθηκαν γνωστές ποσότητες ντοπαμίνης στα συνθετικά δάκρυα, ο αισθητήρας ανέκτησε μεταξύ 99,7% και 100% αυτών. Οι επαναλαμβανόμενες μετρήσεις παρήγαγαν επίσης σχετικά μικρή διακύμανση, υποδηλώνοντας ότι τόσο η απόδοση του αισθητήρα όσο και η διαδικασία κατασκευής ήταν συνεπείς.
Οι ερευνητές εξέτασαν επιπλέον ουσίες που υπάρχουν κανονικά στα δάκρυα, συμπεριλαμβανομένων αλάτων, σακχάρων και πρωτεϊνών. Αν και ορισμένες άλλαξαν ελαφρώς το ηλεκτρικό σήμα, ο αισθητήρας παρέμεινε σε θέση να διακρίνει την ντοπαμίνη.
Γιατί αυτό θα μπορούσε να έχει σημασία για τη νόσο του Πάρκινσον;
Η νόσος του Πάρκινσον βλάπτει προοδευτικά τα νευρικά κύτταρα που παράγουν ντοπαμίνη σε μια περιοχή του εγκεφάλου, που εμπλέκεται στον συντονισμό της κίνησης. Η μείωση των επιπέδων ντοπαμίνης συμβάλλει σε συμπτώματα όπως τρέμουλο, μυϊκή δυσκαμψία και επιβράδυνση της κίνησης.
Η διάγνωση βασίζεται επί του παρόντος κυρίως στο ιατρικό ιστορικό, τα συμπτώματα και τη νευρολογική εξέταση. Καμία μεμονωμένη εξέταση αίματος ή εργαστηρίου δεν μπορεί να επιβεβαιώσει οριστικά την πάθηση, αν και η απεικόνιση και άλλες έρευνες μπορεί να βοηθήσουν στον αποκλεισμό εναλλακτικών αιτιών.
Μια πρακτική εξέταση δακρύων θα μπορούσε ενδεχομένως να προσθέσει μια αντικειμενική βιολογική μέτρηση. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει στη διερεύνηση των αλλαγών στην ντοπαμίνη, στην παρακολούθηση της εξέλιξης της νόσου και στην αξιολόγηση των αντιδράσεων στη θεραπεία χωρίς επαναλαμβανόμενες δειγματοληψίες αίματος.
Ωστόσο, η ντοπαμίνη στα δάκρυα δεν παρέχει απαραίτητα άμεση μέτρηση της ντοπαμίνης μέσα σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Οι ερευνητές πρέπει πρώτα να διαπιστώσουν πώς οι συγκεντρώσεις των δακρύων σχετίζονται με νευρολογικές ασθένειες, φάρμακα και φυσιολογική βιολογική διακύμανση.
Μπορεί ο νέος αισθητήρας να ανιχνεύσει και τη σχιζοφρένεια;
Όχι από μόνος του. Η σηματοδότηση της ντοπαμίνης εμπλέκεται στη σχιζοφρένεια, αλλά η διαταραχή είναι πολύ πιο περίπλοκη από το να έχει κανείς απλώς «πάρα πολύ» ή «πολύ λίγο» ντοπαμίνη. Άλλοι νευροδιαβιβαστές, γενετικές και περιβαλλοντικές επιρροές συμβάλλουν επίσης.
Ο αισθητήρας μετρά την ντοπαμίνη. Δεν προσδιορίζει τον λόγο για ένα μη φυσιολογικό αποτέλεσμα. Μελλοντικές κλινικές μελέτες θα πρέπει να καθορίσουν εάν οι μετρήσεις των δακρύων μπορούν να διακρίνουν αξιόπιστα τα άτομα με σχιζοφρένεια από εκείνα με άλλες παθήσεις ή από υγιή άτομα.
Τι πρέπει να συμβεί πριν ο αισθητήρας φτάσει στους ασθενείς;
Ο σημαντικότερος περιορισμός είναι ότι οι ερευνητές εξέτασαν συνθετικό δακρυϊκό υγρό αντί για δείγματα από ανθρώπους. Τα πραγματικά δάκρυα ποικίλλουν ανάλογα με την ηλικία, την υγεία των ματιών, τα φάρμακα, την μέθοδο συλλογής και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
Μελλοντικές μελέτες πρέπει να δοκιμάσουν τη συσκευή σε υγιείς εθελοντές και ασθενείς, να καθορίσουν φυσιολογικά εύρη αναφοράς και να προσδιορίσουν την ευαισθησία και την εξειδίκευσή της. Οι ερευνητές πρέπει επίσης να αξιολογήσουν εάν τα αποτελέσματα παραμένουν αξιόπιστα με την πάροδο του χρόνου, καθώς η απόδοση μειώθηκε σταδιακά κατά τη διάρκεια της αξιολόγησης δειγμάτων μετά από αποθήκευση 30 ημερών.
Συχνές Ερωτήσεις
Θα μπορούσε η φαρμακευτική αγωγή για τη νόσο του Πάρκινσον να αλλάξει τις μετρήσεις ντοπαμίνης στα δάκρυα;
Δυνητικά, ναι. Τα φάρμακα που επηρεάζουν την παραγωγή ντοπαμίνης, τους υποδοχείς ή τον μεταβολισμό θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις. Οι κλινικές δοκιμές θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τον τύπο, τη δόση και τον χρόνο του φαρμάκου.
Θα επηρέαζε η καθαυτή συλλογή δακρύων το αποτέλεσμα;
Μπορεί. Τα αντανακλαστικά δάκρυα, που παράγονται από ερεθισμό, μπορεί να διαφέρουν από τα συνηθισμένα βασικά δάκρυα, επομένως οι ερευνητές θα χρειαστούν μια τυποποιημένη, άνετη μέθοδο συλλογής.
Θα μπορούσε ο αισθητήρας να ελέγχει άτομα πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα;
Αυτή είναι μια πιθανή μακροπρόθεσμη εφαρμογή, αλλά προς το παρόν δεν υπάρχουν στοιχεία ότι αυτή η συσκευή μπορεί να προβλέψει τη νόσο του Πάρκινσον πριν από τα συμπτώματα. Θα απαιτηθούν προοπτικές μελέτες σε πληθυσμούς υψηλού κινδύνου.
Συμπέρασμα
Ένας νέος αισθητήρας με βάση το γραφένιο ανίχνευσε με υψηλή ακρίβεια εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις ντοπαμίνης σε συνθετικά δάκρυα. Ο σχεδιασμός του χωρίς βελόνα θα μπορούσε τελικά να προσφέρει έναν βολικό τρόπο για την μελέτη ή την παρακολούθηση παθήσεων που σχετίζονται με την ντοπαμίνη. Προς το παρόν, ωστόσο, πρόκειται για εργαστηριακή τεχνολογία και όχι για διαγνωστικό τεστ για τη νόσο του Πάρκινσον ή τη σχιζοφρένεια.
Πηγές:
