یک برچسب که در دهان کاربر قرار می گیرد، می تواند التهاب لثه را در مراحل اولیه تشخیص دهد.

به گزارش ایسنا، تشخیص بیماری لثه در حال حاضر به دندانپزشکی و معاینه بصری نیاز دارد و اغلب تنها پس از آغاز آسیب بافتی، مشکلات لثه تشخیص داده می شوند.

به نقل از مدیکال اکسپرس، پژوهشگران دانشگاه تگزاس ای اند ام (Texas A&M) برای تغییر مراقبت از واکنشی به پیشگیرانه، یک حسگر زیستی پوشیدنی و قابل چسبیدن به بافت را مهندسی کرده اند که نشانگرهای زیستی التهابی را در دهان با دقت مولکولی تشخیص می دهد.

دکتر چنگلین وو (Chenglin Wu)، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست، یک حسگر چندلایه را ساخته و آزمایش کرده است که می تواند در محیط مرطوب دهان عمل کند و هنگام صحبت کردن و غذا خوردن همچنان متصل باقی بماند. لایه حسگر تخصصی این پچ، پروتیین فاکتور نکروز تومور آلفا (TNF-⍺) را هدف قرار می دهد که یک نشانگر زیستی کلیدی برای التهاب است.

لایه حسگر ساخته شده از گرافین-مکسین می تواند کاوشگرهای خاصی را که فقط به پروتیین مورد نظر متصل می شوند، به هم متصل کند. این لایه دارای رسانایی ذاتی است و هنگامی که مولکول هایی مانند پروتیین مورد نظر به هم متصل می شوند، امکان اندازه گیری تغییر بار را فراهم می کند.

وو گفت: برای درک بهتر توجه داشته باشید که یک بیمار مبتلا به عفونت ویروسی ممکن است علائمی را با 10 میلیون یا یک میلیارد کپی ویروس در هر میلی لیتر نشان دهد. حسگر ما می تواند 100 تا 150 کپی را در هر میلی لیتر تشخیص دهد.

دستیابی به این حساسیت می تواند چالش برانگیز باشد؛ به ویژه اگر نشانگرهای زیستی ناخواسته نیز شناسایی شوند. با وجود این، لایه های بیرونی به بهبود گزینش پذیری برچسب کمک می کنند. این هیدروژل قابل چسبیدن به بافت دارای یک لایه هیدروژل با نفوذپذیری انتخابی است که به فیلتر کردن مولکول های ناخواسته کمک می کند.

وو گفت: همکار من در دانشگاه ایالتی میشیگان (MSU) یک منفذ بسیار کوچک را طراحی کرد که فقط به نشانگرهای زیستی کوچک تر اجازه عبور می دهد. ترکیب آن با کاوشگر بسیار گزینشی متصل به لایه حسگر، گزینش پذیری دقیقی را ایجاد می کند.

دکتر شائوتینگ لین (Shaoting Lin)، دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه ایالتی میشیگان به توسعه هیدروژل قابل چسبیدن به بافت و هیدروژل نفوذپذیر انتخابی کمک کرد. چسبندگی قوی به بافت، به دقت لایه حسگر نیز کمک می کند. لین گفت: اندازه گیری های حسگر می توانند به طور قابل توجهی تحت تأثیر حرکت پویای بافت ها قرار بگیرند. پیوند بافتی قوی تر، عملکرد قابل اعتمادتری را برای حسگر مستقل از انعطاف پذیری آن فراهم می کند.

لایه نفوذپذیر انتخابی مانند یک شبکه توری عمل می کند و فقط به مولکول هایی با اندازه خاص اجازه عبور می دهد. تعامل شیمیایی بین لایه و نشانگرهای زیستی نیز ممکن است در گزینش پذیری نقش داشته باشند. لین ادامه داد: ما به طور سیستماتیک چند مولکول زیستی با اندازه مشابه را آزمایش کردیم. به دلیل تعامل بین مولکول زیستی و شبکه پلیمری اطراف، گزینش پذیری افزایش یافته ای وجود دارد که انتقال مولکول های زیستی گوناگون را متمایز می کند.

پژوهشگران این برچسب غیرتهاجمی را با کمک دکتر جفری سیریلو (Jeffrey Cirillo)، استاد دانشکده پزشکی تگزاس ای اند ام آزمایش کردند. لین و وو به مهندسی مواد برچسب پرداختند و سهم سیریلو بر جنبه بیولوژیکی و ارزیابی کاربردهای بالینی متمرکز بود.

سیریلو گفت: آزمایشگاه من تجربه زیادی در کار کردن با بیماران و مدل های حیوانی گوناگون دارد. در این مورد، ما تصمیم گرفتیم از خوکچه هندی استفاده کنیم، زیرا کار با آنها نسبتاً آسان است و تعدادی از ویژگی های مشابه با انسان را به ویژه در التهاب دهان دارند. پروتیین TNF-⍺ یک سیتوکین است که تقریباً همیشه در التهاب مرتبط با عفونت بافت های نرم نقش دارد. هدف این بود که ببینیم آیا این نوع سیستم، امکان تشخیص سریع و در محل مراقبت را فراهم می کند.

دکتر هاجیمه ساساکی (Hajime Sasaki)، دانشیار دندانپزشکی دانشگاه میشیگان، اهمیت تشخیص TNF-α در حفره دهان را تشخیص داد و اطلاعات ارزشمندی را درباره نشانگرهای زیستی و بیماری های دندانی ارائه کرد.

عفونت های دهان می توانند به بروز مشکلات جدی برای سلامتی مانند بیماری لثه و از دست دادن دندان منجر شوند و در صورت عدم درمان ممکن است شدت آنها افزایش یابد. توانایی تشخیص سریع عفونت ها پیش از بروز علائم می تواند مراقبت های بهداشت دهان و دندان را از اقدامات واکنشی به اقدامات پیشگیرانه تغییر دهد.

حیوانات مورد استفاده در این مطالعه صرفاً برای نشان دادن کارآیی این مفهوم به کار رفتند. آزمایش های بالینی آینده روی حیوانات و در نهایت روی انسان ها، گام های بعدی برای این سیستم خواهند بود.

با توجه به تطبیق پذیری مواد مورد استفاده، پژوهش های آینده می توانند این نوع حسگر زیستی را با سایر قسمت های بدن و با نشانگرهای زیستی گوناگون نیز تطبیق دهند.

این پژوهش در مجله Science Advances به چاپ رسید.