Nić dentystyczna, która… mierzy poziom stresu u pacjentów

Zespół naukowców z Tufts University stworzył innowacyjne urządzenie: nić dentystyczną, która potrafi w czasie rzeczywistym mierzyć poziom kortyzolu – hormonu stresu – w ślinie. Skuteczność pomiarów kortyzolu przy użyciu nici dorównuje najlepszym czujnikom obecnym na rynku. Urządzenie nie wymaga specjalistycznej obsługi, dlatego może trafić bezpośrednio do użytkowników domowych i znaleźć zastosowanie w szeroko pojętej profilaktyce zdrowotnej.

Choć stres jest we współczesnym świecie wszechobecny i uznawany za jeden z głównych czynników ryzyka wielu chorób – od nadciśnienia, przez depresję, aż po schorzenia serca – jego regularne i precyzyjne monitorowanie wciąż pozostaje wyzwaniem. Obecne metody opierają się głównie na subiektywnych ankietach lub kosztownych badaniach psychiatrycznych.

Zespół naukowców z Tufts University (amerykańskiej uczelni z siedzibą w Medford w stanie Massachusetts), którym kierował prof. Sameer Sonkusale – specjalista inżynierii elektrycznej i komputerowej – stworzył innowacyjne urządzenie: nić dentystyczną, która potrafi w czasie rzeczywistym mierzyć poziom kortyzolu – hormonu stresu – w ślinie.

Pomysł zrodził się w ramach interdyscyplinarnej współpracy uczelni, której celem było zbadanie wpływu stresu na procesy poznawcze. – Nie chcieliśmy, aby samo mierzenie stresu było dodatkowym źródłem stresu. Dlatego zadaliśmy sobie pytanie: czy da się stworzyć czujnik, który stanie się częścią codziennej rutyny? Flossing – czyli nitkowanie zębów – okazało się idealnym rozwiązaniem – mówi cytowany w komunikacie prof. Sonkusale.

Jak to działa? Inteligentna nić, która analizuje ślinę

Nowatorska nić do zębów wyglądem nie różni się od klasycznego flossera – to plastikowy uchwyt z napiętą nicią. Sekret tkwi we wnętrzu: ślina pobierana z jamy ustnej przemieszcza się wąskim kanałem do uchwytu, gdzie trafia na elektrody analizujące zawartość kortyzolu.

Kluczowym elementem technologii są tzw. polimery eMIP – syntetyczne materiały, które naśladują działanie naturalnych receptorów biologicznych, takich jak przeciwciała. Tworzy się je w procesie elektropolimeryzacji, polegającym na bezpośrednim formowaniu cienkiej warstwy polimeru na powierzchni elektrody. Polimery te projektowane są w taki sposób, aby wiązały konkretne cząsteczki – na przykład kortyzol – w specjalnych „kieszonkach” o dopasowanym kształcie i właściwościach chemicznych. Dzięki tej selektywności, polimery eMIP znajdują zastosowanie m.in. w biosensorach i systemach dostarczania leków.

Właśnie takie kieszonki zastosowano w prototypowej nici dentystycznej. Gdy ślina trafia na czujnik, molekuły kortyzolu są natychmiast rozpoznawane i wiązane przez polimerowy odlew.

To rozwiązanie jest wyjątkowo uniwersalne – można łatwo dostosować je do wykrywania innych biomarkerów obecnych w ślinie, takich jak estrogen (monitorowanie płodności), glukoza (cukrzyca) czy markery nowotworowe. Możliwe jest również jednoczesne wykrywanie wielu związków, co czyni tę technologię obiecującym narzędziem do monitorowania szerokiego spektrum chorób przewlekłych.

Rewolucja w monitorowaniu zdrowia?

– eMIP to prawdziwa rewolucja. W przeciwieństwie do klasycznych biosensorów, które wymagają skomplikowanego bioinżynieryjnego dopasowania przeciwciał, tutaj wystarczy stworzyć nowy odlew polimerowy. To znacznie upraszcza i przyspiesza proces wdrażania nowych sensorów – podkreśla prof. Sonkusale.

Skuteczność pomiarów kortyzolu przy użyciu nici dorównuje najlepszym czujnikom obecnym na rynku. Stosowanie urządzenia nie wymaga specjalnego przeszkolenia, dlatego może ono trafić bezpośrednio do użytkowników domowych i znaleźć zastosowanie w szeroko pojętej profilaktyce zdrowotnej. Obecnie zespół naukowców pracuje nad komercjalizacją rozwiązania oraz stworzeniem startupu, który wprowadzi produkt na rynek.

Naukowcy zaznaczają jednak, że nić z czujnikiem nie zastąpi diagnostyki lekarskiej – najlepiej sprawdza się jako narzędzie monitorujące stan zdrowia po postawieniu diagnozy. – W procesie diagnozy „złotym standardem” pozostaje badanie krwi. Ale jeśli pacjent już został zdiagnozowany i jest poddany leczeniu, takie codzienne monitorowanie może pomóc szybko reagować na zmiany i wspierać skuteczność terapii – mówi prof. Sonkusale.

Wynalazek został opisany w artykule „Saliva-Sensing Dental Floss: An Innovative Tool for Assessing Stress via On-Demand Salivary Cortisol Measurement with Molecularly Imprinted Polymer and Thread Microfluidics Integration” opublikowanym na łamach „ACS Applied Materials & Interfaces”.

– Profilaktyka stomatologiczna rzeczywiście zbyt mało wybrzmiewa w dyskusji o szeroko pojętym zdrowiu publicznym. A wiemy, że duży odsetek naszych rodaków nie ma własnej szczoteczki i nie myje codziennie zębów, więc nawet takie elementarne – wydawałoby się – zasady higieny jamy ustnej „leżą” w naszym społeczeństwie – mówi dr hab. n. med. Agnieszka Mastalerz-Migas, konsultant krajowa w dziedzinie medycyny rodzinnej, kierownik Katedry i Zakładu Medycyny Rodzinnej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, prezes zarządu głównego Polskiego Towarzystwa Medycyny Rodzinnej.

Źródło: https://now.tufts.edu