Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Выдыхаем диагноз

Используя специализированные наночастицы, инженеры Массачусетского технологического университета разработали способ мониторинга пневмонии и других заболеваний легких путем анализа воздуха, выдыхаемого пациентом. В исследовании на мышах группа показала работу этой системы для мониторинга бактериальной пневмонии, а также дефицита альфа-1-антитрипсина – генетического заболевания легких.

Метод основан на вдыхании газообразного сенсора и последующем анализе выдыхаемого воздуха, который в течение 10 минут сообщит о состоянии легких и о том, работают ли лекарства, которые принимает пациент. Потребуются дополнительные исследования безопасности, прежде чем технологию можно будет использовать на людях, но в экспериментах на мышах никаких признаков токсичности в легких не наблюдалось.

Контролировать дыхание

В течение нескольких лет группа создавала наночастицы, которые можно использовать в качестве синтетических биомаркеров – пептидов, которые не вырабатываются организмом естественным путем, но высвобождаются из наночастиц при контакте с протеазами.

Пептиды, покрывающие наночастицы, можно настроить так, чтобы они расщеплялись различными протеазами, которые связаны с различными заболеваниями. Если пептид отщепляется от наночастиц протеазами в теле пациента, он позже выводится с мочой, где его можно обнаружить с помощью бумажной тест-полоски – исследователи уже разработали способы анализа мочи на пневмонию, рак яичников, рак легких и другие заболевания.

Теперь они обратили внимание на разработку биомаркеров, которые можно было бы обнаружить в выдыхаемом воздухе, а не в моче. Это позволило бы быстрее получать результаты анализов, а также избежать потенциальной трудности с получением образца мочи у пациентов с обезвоживанием. Химически модифицировав пептиды, они прикрепили к ним гидрофторамины – летучие молекулы, которые отщепляются при взаимодействии с протеазами и выдыхаются.

Исследователи разработали метод обнаружения гидрофтораминов в воздухе с помощью масс-спектрометрии. Они испытали датчики на мышиной модели двух заболеваний – бактериальной пневмонии, вызванной Pseudomonas aeruginosa, и дефицита альфа-1-антитрипсина. При обоих этих состояниях активированные иммунные клетки продуцируют протеазу (нейтрофильную эластазу), которая вызывает воспаление.

На обеих моделях заболеваний исследователи показали, что могут обнаружить активность нейтрофильной эластазы в течение примерно 10 минут. Наночастицы вводились мышам эндотрахеально, но возможно введение с помощью ингаляторов, подобных тем, которые используются для лечения астмы.

Умное обнаружение

Исследователи также продемонстрировали, что они могут использовать нанодатчики для контроля эффективности медикаментозного лечения пневмонии и дефицита альфа-1-антитрипсина.

В настоящее время лаборатория работает над созданием новых устройств для обнаружения выдыхаемых маркеров, которые могли бы упростить их использование, потенциально даже позволяя пациентам пользоваться ими дома. Если сейчас в качестве детектора применяется масс-спектрометрия, то в анализаторах следующего поколения авторы планируют создать так называемое умное зеркало, на которое надо будет подышать, или прибор по типу автомобильного алкотестера.

Лаборатория также работает над сенсорами, которые смогут обнаруживать более одного типа протеазы одновременно.

Статья L.W.Chan et al. Engineering synthetic breath biomarkers for respiratory disease опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам MIT News: Exhaled biomarkers can reveal lung disease.

Читать статьи по темам:

наномедицина экспресс-диагностика инфекционные болезни Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Экспресс-диагностика сепсиса

В Федеральной политехнической школе Лозанны разработан оптический биосенсор, который выявляет сепсис всего за несколько минут.

читать

Кантилевер для инфекционистов

Исследователи из Университета Альберты изобрели устройство, способное быстро идентифицировать вредные бактерии и определить, насколько они устойчивы к антибиотикам.

читать

DermaTrax совершит переворот в лечении ран

«Умный перевязочный материал» DermaTrax по беспроводной сети передаст на сестринский пост сигнал тревоги в случае появления признаков инфицирования раны или других нарушений процесса заживления.

читать

Найти иголку в стогу сена

Исследователи из Китая разработали кремниевые чипы, легированные наночастицами серебра, которые могут быстро определять различные патогены в количествах, составляющих несколько сотен бактериальных клеток на миллилитр крови.

читать

Лаборатория на смартфоне: преждевременный восторг?

Специфичность экспериментальной методики составила 79%. Проще говоря, каждый пятый результат был ошибочным. Это уже лучше гадания, но ещё очень далеко от требований медицинских стандартов.

читать