Forscher des Fachbereichs für Elektro- und Computertechnik an der Rutgers University-New Brunswick haben einen Biosensor-Mikrochip entwickelt, der den Cortisolspiegel kontinuierlich und genau in Echtzeit misst und in ein Armband integriert werden kann. Sie veröffentlichten ihre Arbeit in Science Advance "Single-step label-free nanowell immunoassay accurately quantifies serum stress hormones within minutes".
"Cortisol und andere Stresshormone regulieren viele Aspekte unserer körperlichen und geistigen Gesundheit, einschließlich der Schlafqualität. Ein hoher Cortisolspiegel kann zu schlechtem Schlaf führen, was wiederum den Stress erhöht, der zu Panikattacken, Herzinfarkten und anderen Beschwerden führen kann. Deshalb suchte das Team unter der Leitung von Rutgers nach einer Möglichkeit, die natürlichen Schwankungen des Cortisolspiegels im Alltag zu überwachen und den Patienten eine Rückmeldung zu geben, die es ihnen ermöglicht, die richtige Behandlung zum richtigen Zeitpunkt zu erhalten. Die Forscher nutzten dieselben Technologien, die zur Herstellung von Computerchips verwendet werden, um Sensoren zu bauen, die dünner als ein menschliches Haar sind und Biomoleküle in geringen Mengen nachweisen können."
"Diese Studie zielt darauf ab, Diagnostik in Laborqualität zu geringeren Kosten an den Ort der Behandlung und zur Selbstkontrolle der Patienten zu bringen, und Cortisol wurde als Modellanalyt ausgewählt. Das Hauptproblem markierungsfreier Technologien liegt in der Inkonsistenz der Messungen, so dass sie sich nicht für eine zuverlässige Quantifizierung von Molekülmengen eignen. Die Array-Struktur des Sensors erhöht die Wahrscheinlichkeit der Diffusion des Analyten und seiner anschließenden Bindung an den aktiven Bereich des Sensors. Darüber hinaus konzentriert die Sensorplattform das elektrische Feld auf das kleine Volumen der Vertiefungen und reduziert das Rauschen, das durch den Polarisationseffekt der Elektrode und die Leitfähigkeit der Lösung entsteht, wodurch eine genauere und zuverlässigere Reaktion erzielt wird. Diese Systeme ermöglichen eine kontinuierliche Anzeige des Cortisolspiegels für die Echtzeitanalyse von Patienten, die Stress ausgesetzt sind, und haben ein großes Potenzial für die nichtinvasive Messung von Cortisol in gewünschten Bioflüssigkeiten wie menschlichem Speichel und Urin."
"Durch den Einsatz von Nanosensoren konnten wir Cortisolmoleküle direkt nachweisen, ohne dass andere Moleküle oder Partikel als Marker benötigt wurden", sagte der Hauptautor Reza Mahmoodi, ein Postdoktorand in der Abteilung für Elektro- und Computertechnik der Rutgers University-New Brunswick.
Mit Technologien wie dem neuen Mikrochip des Teams können Patienten ihren Hormonspiegel überwachen und chronische Entzündungen, Stress und andere Erkrankungen besser und kostengünstiger in den Griff bekommen, so der Hauptautor Mehdi Javanmard, außerordentlicher Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Computertechnik der Rutgers-Universität.
"Unser neuer Sensor liefert eine genaue und zuverlässige Antwort, die eine kontinuierliche Ablesung des Cortisolspiegels zur Echtzeitanalyse ermöglicht", fügte er hinzu. "Er hat ein großes Potenzial für die nicht-invasive Messung von Cortisol in anderen Flüssigkeiten wie Speichel und Urin. Die Tatsache, dass keine molekularen Markierungen erforderlich sind, macht große, sperrige Instrumente wie Lichtmikroskope und Plattenlesegeräte überflüssig, so dass die Ausleseinstrumente letztlich in einer kleinen Box im Taschenformat gemessen werden können oder eines Tages sogar an einem Armband angebracht werden können."
Quelle
https://www.rutgers.edu/news/new-microchip-sensor-measures-stress-hormones-drop-blood [This is automatically translated from English]