Носимый аптамерный нанобиосенсор беспроводным способом отслеживает эстроген в поте
Эстрадиол — наиболее активная форма полового гормона эстрогена — играет ключевую роль в здоровье и фертильности женщин. Высокий уровень эстрогена связан с раком молочной железы и яичников, а низкий уровень эстрадиола может привести к остеопорозу, сердечным заболеваниям и депрессии.
Обычно для мониторинга эстрадиола требуется забор крови в клинике или отправка образцов крови или мочи в лабораторию. Исследователи из Калтеха разработали носимый сенсор, который определяет уровень эстрадиола в поте, что потенциально позволяет отслеживать его в домашних условиях в реальном времени.
Исследование "A wearable aptamer nanobiosensor for non-invasive female hormone monitoring" опубликовано 28 сентября в журнале Nature Nanotechnology.
Работа выполнена в лаборатории Вэя Гао. Ранее его группа создала сенсоры пота для определения кортизола, вируса COVID-19 и других биомаркеров.
Кому это может быть полезно:
- Женщинам, планирующим беременность (естественным путём или с помощью ЭКО), для точного определения овуляции, поскольку уровень эстрогена повышается перед её началом.
- Пациенткам, проходящим заместительную гормональную терапию (ЗГТ), для точного контроля дозировки препаратов.
Технологические особенности сенсора:
Основная сложность — концентрация эстрадиола в поте примерно в 50 раз ниже, чем в крови. Для её преодоления использованы:
- Аптамеры — короткие одноцепочечные молекулы ДНК, работающие как искусственные антитела и специфично связывающиеся с эстрадиолом.
- Детекция: При связывании аптамера с эстрадиолом высвобождается редокс-молекула, которая улавливается электродом из наночастиц золота, покрытых MXеном (карбидом титана). Это генерирует электрический сигнал, коррелирующий с уровнем гормона.
- Микрофлюидика: Система включает крошечные автоматические клапаны, которые пропускают в сенсор строго фиксированное количество пота, предотвращая помехи от последующих порций.
- Калибровка: Для учёта индивидуального состава пота устройство также измеряет его pH, уровень солей и температуру кожи, используя эти данные для калибровки в реальном времени.
- Передача данных: Аппаратная часть беспроводным способом передаёт данные в приложение на смартфоне.
Лабораторные испытания показали, что сенсор может точно отслеживать изменение уровня эстрадиола в поте в течение репродуктивного цикла — от самого низкого уровня во время менструации до пика во время овуляции (разница может достигать 10 раз).
В будущем Гао планирует адаптировать технологию для мониторинга других гормонов (например, лютеинизирующего гормона или прогестерона) и миниатюризировать сенсоры до размера незаметного носимого устройства, например, кольца.