(Natchavakorn Songpracone/EyeEm/Getty Images) Wissenschaftler sind ständig nach Wegen suchen Es geht darum, möglichst schnell und sicher zu diagnostizieren, was im Körper vor sich geht – so können Probleme früher erkannt und effektiver behandelt werden.
Ein typisches Beispiel: Ein von Forschern entwickelter neuer Mikrochip, der den Stresshormonspiegel im Körper anhand eines einzigen Blutstropfens bestimmen kann. Es wurde mit den gleichen Verfahren entwickelt, die auch für die Herstellung von Computerchips verwendet werden, und ist viel billiger und unkomplizierter als die komplexen Labortests, die es ersetzen könnte.
Das besondere Stresshormon, das diese Forschung untersucht, ist Cortisol , die mit der Regulierung vieler verschiedener Aspekte der körperlichen und geistigen Gesundheit verbunden ist. Ein hoher Cortisolspiegel kann beispielsweise zu Schlafstörungen und Panikattacken führen.
„Durch den Einsatz von Nanosensoren konnten wir Cortisolmoleküle direkt nachweisen, ohne dass andere Moleküle oder Partikel als Markierungen fungieren mussten.“ sagt der Elektro- und Computeringenieur Reza Mahmoodi , von der Rutgers University.
Fluoreszierende Markierungen werden oft verwendet, um Moleküle zur leichteren Identifizierung zu markieren, aber diese Nanosensoren – dünner als ein menschliches Haar – können auch ohne sie funktionieren. Stattdessen verwenden sie einen Prozess namens Impedanz oder der Widerstand gegen einen elektrischen Strom, in diesem Fall zwischen zwei vertikal gestapelten Elektroden.
Um zu testen, wie gut es funktioniert, wurde der Mikrochip verschiedenen Experimenten unterzogen, bevor er zur Analyse von Blutproben von 65 Menschen mit rheumatoider Arthritis eingesetzt wurde. Die Cortisol-Nachweisraten waren fast so zuverlässig wie der aktuelle Goldstandard, ein ELISA-Test (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay).
Diese Mikrochips versprechen nicht nur eine schnelle und kostengünstige Überwachung des Cortisolspiegels, sie können auch für mehrere Messungen im Laufe des Tages verwendet werden. Tests können möglicherweise zu Hause durchgeführt werden, ohne dass eine Klinik oder ein Krankenhaus aufgesucht werden muss.
„Unser neuer Sensor erzeugt eine genaue und zuverlässige Reaktion, die eine kontinuierliche Messung des Cortisolspiegels für eine Echtzeitanalyse ermöglicht“, sagt der Elektro- und Computeringenieur Mehdi Javanmard , von der Rutgers University.
„Es hat großes Potenzial für die Anpassung an die nicht-invasive Cortisolmessung in anderen Flüssigkeiten wie Speichel und Urin.“
Durch die Echtzeitanalyse können Probleme erkannt werden, die andernfalls übersehen würden, und zwar in einem früheren Stadium. Ein solches Gerät könnte auch zur Überwachung der Wirksamkeit von Behandlungen eingesetzt werden – zum Beispiel, ob ein Medikament den Hormonspiegel unter Kontrolle bringt oder nicht.
Cortisol ist ein wirklich nützliches Maß dafür, wie viel Stress der Körper hat, aber es besteht die Möglichkeit, diese Art von Sensoren und Tests zu erweitern, um auch nach anderen Biomarkern zu suchen. Wir haben in den letzten Jahren mehrere ähnliche Techniken entwickelt, darunter eine für Stimmungsschwankungen .
Diese spezielle Technik und dieser Mikrochip stehen noch am Anfang und müssen noch an vielen weiteren Blutproben getestet werden, bevor sie auf den Markt kommen können. Sie weisen jedoch auf eine Zukunft hin, in der die Schlüsselfunktionen des Körpers viel bequemer und kostengünstiger überwacht werden können.
„Die Tatsache, dass keine molekularen Markierungen erforderlich sind, macht große, sperrige Instrumente wie optische Mikroskope und Plattenlesegeräte überflüssig, sodass die Ausleseinstrumente letztendlich in einer kleinen Box im Taschenformat gemessen werden können oder eines Tages sogar auf ein Armband passen.“ sagt Javanmard .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .