Μια φορητή συσκευή υπόσχεται να αλλάξει όλα όσα γνωρίζαμε σχετικά με την έγκαιρη ανίχνευση της νόσου Αλτσχάιμερ και της νόσου Πάρκινσον. Πρόκειται για μια μη επεμβατική εφαρμογή που ανιχνεύει βιοδείκτες σχετικές με τις δύο νόσους, ενώ ο βιοαισθητήρας που διαθέτει μπορεί επίσης να μεταδίδει τα αποτελέσματα ασύρματα σε φορητό υπολογιστή ή smartphone.
Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε τη συσκευή σε in vitro δείγματα ασθενών και έδειξε ότι είναι εξίσου ακριβής με την τρέχουσα τεχνολογία: «Η συγκεκριμένη ασύρματη διαγνωστική συσκευή θα επιτρέψει την εξέταση νευροεκφυλιστικών ασθενειών στο σπίτι και σε σημεία περίθαλψης, όπως κλινικές και γηροκομεία, και μάλιστα σε παγκόσμιο επίπεδο» σημείωσε ο δρ Ratnesh Lal, καθηγητής βιομηχανολογίας, μηχανολογίας και επιστήμης υλικών στη Σχολή Μηχανικής Jacobs του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια (UC) San Diego και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, η οποία δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
Οι σημερινές σύγχρονες μέθοδοι εξέτασης για τη νόσο Αλτσχάιμερ και τη νόσο Πάρκινσον απαιτούν παρακέντηση της σπονδυλικής στήλης και απεικονιστικές εξετάσεις, συμπεριλαμβανομένης της μαγνητικής τομογραφίας. Ως αποτέλεσμα, η έγκαιρη ανίχνευση της νόσου είναι δύσκολη, καθώς οι ασθενείς αποφεύγουν τις επεμβατικές διαδικασίες. Οι εξετάσεις είναι επίσης δύσκολες για τους ασθενείς που παρουσιάζουν ήδη συμπτώματα και δυσκολεύονται να κινηθούν, καθώς και για εκείνους που δεν έχουν έγκαιρη πρόσβαση σε τοπικά νοσοκομεία ή ιατρικές εγκαταστάσεις.
Από την υπόθεση στην πράξη
Ο δρ Lal ήθελε να αναπτύξει ένα τεστ που θα ήταν σε θέση να ανιχνεύει πεπτίδια β-αμυλοειδούς και tau -βιοδείκτες για τη νόσο Αλτσχάιμερ- και πρωτεΐνες α-συνουκλεΐνης -βιοδείκτη για τη νόσο Πάρκινσον- μη επεμβατικά, συγκεκριμένα από το σάλιο και τα ούρα. Η πρόθεσή του, ωστόσο, ήταν η ηλεκτρική και όχι η χημική ανίχνευση, καθώς θεώρησε ότι είναι ευκολότερη στην εφαρμογή και πιο ακριβής. Αντίστοιχα, επιδίωξε να κατασκευάσει μια συσκευή που θα μπορούσε να μεταδίδει ασύρματα τα αποτελέσματα της εξέτασης στην οικογένεια και τους γιατρούς του ασθενούς.
Η συσκευή προέκυψε μετά από τρεις δεκαετίες εμπειρίας του, καθώς και της συνεργασίας του με ερευνητές σε παγκόσμιο επίπεδο, συμπεριλαμβανομένων των συν-συγγραφέων στην παρούσα εργασία από το Τέξας και την Κίνα.
Όσον αφορά την κατασκευή της, αποτελείται από ένα τσιπ με ένα τρανζίστορ υψηλής ευαισθησίας, γνωστό ως τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET). Στην περίπτωση αυτή, κάθε τρανζίστορ αποτελείται από ένα στρώμα γραφενίου πάχους ενός ατόμου (GFET, με το G να σημαίνει γραφένιο) και τρία ηλεκτρόδια – ηλεκτρόδια πηγής και αποστράγγισης, που συνδέονται με τους θετικούς και αρνητικούς πόλους μιας μπαταρίας, για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος, και ένα ηλεκτρόδιο πύλης για τον έλεγχο της ποσότητας του ρεύματος που ρέει.
Οι ερευνητές εξέτασαν τη συσκευή με πρωτεΐνες αμυλοειδούς που προέρχονται από τον εγκέφαλο και προέρχονται από ασθενείς με νόσο Αλτσχάιμερ και Πάρκινσον. Όπως απέδειξαν τα πειράματα, οι βιοαισθητήρες ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν τους συγκεκριμένους βιοδείκτες και για τις δύο παθήσεις με μεγάλη ακρίβεια, στο ίδιο επίπεδο με τις υπάρχουσες σύγχρονες μεθόδους. Η συσκευή λειτουργεί επίσης σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζεται μικρές ποσότητες για δείγματα – έως και λίγα μικρολίτρα.
Επιπλέον, οι δοκιμές έδειξαν ότι η συσκευή είχε καλή απόδοση ακόμη και όταν τα δείγματα που αναλύθηκαν περιείχαν άλλες πρωτεΐνες, καθώς η εξέταση μπορεί να συνδυάσει τα αποτελέσματα παρέχοντας ασφαλή συμπεράσματα. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν την εξέταση πλάσματος αίματος και εγκεφαλονωτιαίου υγρού με τη συσκευή, και τέλος δείγματα σάλιου και ούρων. Οι δοκιμές θα πραγματοποιηθούν σε νοσοκομειακά περιβάλλοντα και οίκους ευγηρίας.
