«Розумний» перстень визначить у поті рівні статевого гормону естрадіолу, чим допоможе жінкам відстежувати менструальний цикл та найбільш придатні для зачаття дні, а лікарям — діагностувати патології, пов'язані з цим гормоном. Точність методу близька до точності аналізу крові, але на відміну від нього, не вимагає відвідування лабораторії та видає результат за 10 хвилин. Про винахід повідомляє сайт журналу Nature. Стаття опублікована у журналі Nature Nanotechnology.
Прототип персня для відстеження рівня естрадіолу у поті. Caltech
Навіщо створювали перстень?
Створення пристрою для швидкого і простого вимірювання рівня гормону естрадіолу допомогло б пацієнтам ретельніше стежити за своїм здоров'ям. У людей естрадіол виконує ключову роль у підтриманні репродуктивної можливості жінок, тому за його рівнями визначають настання овуляції, оцінюють здоров'я пацієнток після менопаузи та на гормональній замісній терапії. Водночас естрадіол впливає і на розвиток та підтримання функції внутрішніх органів, кровоносних судин, кісток, м'язів та мозку як у жінок, так і в чоловіків. Тому відстеження рівня естрадіолу стає в пригоді при і при діагностуванні багатьох захворювань. Дотепер золотим стандартом вимірювання рівня статевих гормонів, а зокрема естрадіолу, є аналіз сироватки крові. Але він вимагає доставлення зразка у лабораторію, що подовжує отримання результатів. Тому вчені Каліфорнійського технологічного інституту вирішили створили метод негайного вимірювання рівня естрадіолу, який не потребує навіть взяття крові.
Як працює винахід?
Дослідники зосередилися на виявленні рівня естрадіолу у поті, оскільки цю рідину легко відібрати навіть у домашніх умовах. І вони створили перстень, який може виявити у поті естрадіол, починаючи з концентрації 140 наномоляр — майже найменшої концентрації, яку можна взагалі виявити у цій рідині. Щоб зібрати достатню кількість поту для аналізу, перстень генерує невеликий електричний струм, який стимулює потовиділення на пальці. Відтак піт збирається у маленькій камері пристрою з чутливим елементом.
Основним діючим компонентом персня є шар з аптамерами — короткими фрагментами ДНК чи РНК, які синтезовані таким чином, щоб зв'язуватися з конкретною сполукою — та електрод із золотими наночастинками. У цьому випадку аптамери розпізнають естрадіол, і вони навантажені одноланцюговою ДНК, поміченою барвником метиленовим синім. Коли аптамери стикаються із естрадіолом у поті, то зв'язуються з ним, а натомість відділяють ДНК із метиленовим синім. Фрагменти міченої ДНК відтак приєднуються до електрода, який за рівнем барвника на ньому вкаже рівень естрадіолу у поті, а інформацію перстень передасть на смартфон. На визначення гормону потрібно усього близько 10 хвилин, тоді як для аналізу крові потрібні години.
«Розумний» перстень у першому випробуванні дали п'ятьом жінкам для відстеження менструального циклу. Двоє з них також проходили паралельно вимірювання рівня естрадіолу у крові стандартним аналізом для порівняння результатів. З'ясувалося, що показники персня та аналізу крові збігаються — рівень естрадіолу зростав на початку циклу, досяг піка одразу перед овуляцією, після якого слідував повторний невеликий пік після вивільнення яйцеклітини. Оскільки аптамери можна створити майже до будь-яких речовин, автори надалі планують розробити сенсори і для інших гормонів.