Μηχανικοί του Πανεπιστημίου Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις ανέπτυξαν ένα επίθεμα μικροβελόνων το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί στο δέρμα και να ανιχνεύσει βιοδείκτες βάζοντας τέλος στα επώδυνα τσιμπήματα. Σύμφωνα με δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Biomedical Engineering», η τεχνολογία αυτή που έχει χαμηλό κόστος και είναι πολύ εύχρηστη, μπορεί να καταργήσει την ανάγκη για επίσκεψη σε μικροβιολογικό εργαστήριο ή νοσοκομείο προκειμένου να γίνει αιμοληψία. Και αυτό διότι ο ασθενής μπορεί να εφαρμόζει το επίθεμα ακόμη και στο σπίτι του! Το επίθεμα των μικροβελόνων εμφανίζει ένα επιπλέον άκρως σημαντικό πλεονέκτημα: είναι ανώδυνο, όπως ανέφερε ο επικεφαλής των ερευνητών, καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικής και Επιστήμης Υλικών του Πανεπιστημίου Ουάσινγκτον Σρικάνθ Σινγκαμανένι.
Η διαδικασία
Ο εντοπισμός κάποιου βιοδείκτη με χρήση του επιθέματος αποτελεί διαδικασία παρόμοια με την αιμοληψία, εξήγησε ο καθηγητής προσθέτοντας ότι αντί να χρησιμοποιείται κάποιο διάλυμα προκειμένου να εντοπιστεί ο βιοδείκτης και να μετρηθούν τα επίπεδά του στο αίμα, οι μικροβελόνες του επιθέματος τον «συλλαμβάνουν» στο υγρό που περιβάλλει τα κύτταρά μας στο δέρμα (πρόκειται για το αποκαλούμενο διάμεσο υγρό – ISF). Μόλις ο εκάστοτε βιοδείκτης «συλληφθεί», ανιχνεύεται με την ίδια μέθοδο που χρησιμοποιείται και στην κλασική εξέταση αίματος – με χρήση φθορισμού μέσω του οποίου γίνεται μέτρηση των επιπέδων του.
1.400 φορές πιο ευαίσθητη τεχνική
Προσπάθειες για ανάλυση βιοδεικτών στο διάμεσο υγρό είχαν γίνει και στο παρελθόν, ωστόσο δεν είχαν στεφθεί με ιδιαίτερη επιτυχία καθώς οι τεχνικές που χρησιμοποιούνταν απαιτούσαν συνήθως την εξαγωγή του ISF από το δέρμα, διαδικασία άκρως δύσκολη η οποία μάλιστα δεν οδηγούσε σε συλλογή επαρκούς ποσότητας του υγρού για ανάλυση. Η μέθοδος των επιστημόνων του Εργαστηρίου του καθηγητή Σινγκαμανένι είναι ως και 1.400 φορές πιο ευαίσθητη στην ανίχνευση βιοδεικτών στο διάμεσο υγρό, ακόμη και όταν αυτοί βρίσκονται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις (της τάξεως των λίγων μόνο πικογραμμαρίων – τρισεκατομμυριοστών του γραμμαρίου – ανά λίτρο).
Ανίχνευση αντισωμάτων μετά τον εμβολιασμό για την COVID-19
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το νέο επίθεμα μπορεί να κάνει τη διαφορά στην ιατρική, στη φροντίδα των ασθενών και στην έρευνα. Για παράδειγμα θα επιτρέπει στους γιατρούς να παρακολουθούν διαφορετικούς βιοδείκτες σε μάκρος χρόνου – γεγονός άκρως σημαντικό σε ό,τι αφορά την κατανόηση του πώς χτίζεται η ανοσία ενάντια σε νέες νόσους όπως η COVID-19. Οι ερευνητές που εργάζονται επάνω στα εμβόλια για τον νέο κοροναϊό αναζητούν το αν τα άτομα που εμβολιάζονται παράγουν τα σωστά αντισώματα ενάντια στον ιό και για πόσο διάστημα. «Θα μπορούμε λοιπόν να βάζουμε ένα επίθεμα και να μαθαίνουμε εάν το άτομο έχει παραγάγει αντισώματα ενάντια στον ιό και σε ποια επίπεδα» σημείωσε ο καθηγητής Σινγκαμανένι.
Ερευνα στο εμβόλιο της κοκαΐνης
Μάλιστα ο δρ Σινγκαμανένι σε συνεργασία με τον επίκουρο καθηγητή του Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Ουάσινγκτον στο Σιάτλ Τζάι Ρούντρα μελέτησαν τη χρήση του επιθέματος των μικροβελόνων σε ό,τι αφορά την παραγωγή αντισωμάτων μετά από χορήγηση πειραματικών εμβολίων για την κοκαΐνη, τα οποία δρουν μπλοκάροντας την ικανότητα της κοκαΐνης να εισέρχεται στον εγκέφαλο. Μέχρι σήμερα, τα υποψήφια εμβόλια του είδους δεν έχουν προσφέρει μακροπρόθεσμα αποτελέσματα και απαιτούνται συχνά επαναληπτικές δόσεις τους. Οι δύο καθηγητές αναζητούσαν έναν καλύτερο τρόπο ώστε να προσδιορίσουν πότε «ξεθωριάζει» η επίδραση των εμβολίων. «Είδαμε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το επίθεμα για να ελέγξουμε αν ο ασθενής συνεχίζει να παράγει τα απαραίτητα αντισώματα, χωρίς να γίνει αιμοληψία» είπε ο καθηγητής Σινγκαμανένι.
Σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης
Ζωτικής σημασίας μπορεί να αποδειχθεί το επίθεμα μικροβελόνων και σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Οπως εξήγησε η Τζινγκούι Λουάν, η οποία προσφάτως αποφοίτησε από το Εργαστήριο του καθηγητή Σινγκαμανένι και είναι μια εκ των κύριων ερευνητών της νέας μελέτης «όταν κάποιος εμφανίζει πόνους στο στέρνο και μεταφέρεται με ασθενοφόρο στο νοσοκομείο, θα μπορεί να του τοποθετείται κατευθείαν το επίθεμα ενόσω βρίσκεται στο ασθενοφόρο προκειμένου να γίνει μέτρηση των επιπέδων τροπονίνης, του βιοδείκτη ο οποίος συνδέεται με έμφραγμα του μυοκαρδίου». Ετσι θα κερδίζεται πολύτιμος χρόνος, αφού με τη συμβατική διαδικασία θα πρέπει ο ασθενής να φθάσει στο νοσοκομείο προκειμένου να του γίνει αιμοληψία για να εξαχθούν τα αποτελέσματα για τα επίπεδα της τροπονίνης του.
Παρακολούθηση ασθενών με χρόνιες νόσους
Αλλά και για άτομα με χρόνιες νόσους που απαιτούν τακτική παρακολούθηση, το επίθεμα μικροβελόνων υπόσχεται να καταργήσει την ανάγκη για μεταφορά στο νοσοκομείο. Ετσι οι ασθενείς θα γλιτώνουν χρόνο, χρήμα και ταλαιπωρία. Πολλή ταλαιπωρία για την ακρίβεια, αφού τα επιθέματα είναι σχεδόν ανώδυνα. «Πηγαίνουν περί τα 400 μικρόμετρα σε βάθος στον δερματικό ιστό. Δεν αγγίζουν καν τα αισθητικά νεύρα» τόνισε ο δρ Σινγκαμανένι.
Σωτηρία πειραματοζώων
Πολύτιμη και στο εργαστήριο μπορεί να αποδειχθεί η συγκεκριμένη τεχνολογία περιορίζοντας τον αριθμό των ζώων που χρησιμοποιούνται στην έρευνα. Αρκετές φορές, στο πλαίσιο της έρευνας, χρειάζονται πολλές διαδοχικές μετρήσεις των επιπέδων βιοδεικτών – π.χ. για τον έλεγχο της πορείας της σηψαιμίας – και αυτές γίνονται σε πολλά μικρά ζώα. «Θα μπορούσαμε να μειώσουμε σημαντικά τον αριθμό ζώων που απαιτούνται για τέτοιες μελέτες» υπογράμμισε ο καθηγητής Σινγκαμανένι.
Τα επόμενα βήματα
Συμπλήρωσε πάντως ότι απαιτείται αρκετή δουλειά ακόμη. Η ερευνητική ομάδα προσπαθεί τώρα να προσδιορίσει ποια επίπεδα διαφορετικών βιοδεικτών είναι φυσιολογικά και ποια παθολογικά στο διάμεσο υγρό. Ωστόσο η έρευνα ανοίγει ώστε να συμβάλουν σε αυτή και επιστήμονες από διαφορετικά πεδία της Ιατρικής. Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει μια πλατφόρμα στην οποία παρουσιάζεται η τεχνολογία και ο κάθε συνάδελφός τους, όπου και αν βρίσκεται ανά τον κόσμο, μπορεί να τη χρησιμοποιήσει για να μελετήσει τον βιοδείκτη που επιθυμεί.
