Неінвазивний портативний пристрій розпізнає біомаркери Альцгеймера та Паркінсона

Дослідники хотіли розробити тест на основі електричного виявлення, який дозволив би виявляти бета-амілоїдні пептиди та тау-пептиди (біомаркери хвороби Альцгеймер) та білки альфа-синуклеїну (біомаркери хвороби Паркінсона) неінвазивно, зокрема, із слини та мочі. Пристрій повинен передавати результати аналізів бездротової мережі сім'ї пацієнта та лікарям. Для реалізації цього вчені адаптували пристрій, розроблений під час пандемії коронавірусу для виявлення білків, характерних для SARS-CoV-2.

Пристрій складається з чіпа з високочутливим транзистором відомим як транзистор з ефектом поля (FET). У цьому випадку кожен транзистор виготовлений із графенового шару завтовшки один атом. Він також містить три електроди - електроди витоку та стоку, підключені до позитивного та негативного полюсів батареї для пропускання струму, і комірний електрод, який регулює кількість струму, що проходить через пристрій.

До пристрою підключена ДНК-нитка, яка працює як зонд і має здатність зв'язуватися з певними білками, такими як бета-амілоїд, тау-білок або синуклеїн. Коли ці амілоїди зв'язуються із зондом із ДНК, який називається аптамером, це змінює струм електрики між двома електродами пристрою. Ця зміна струму або напруги є сигналом, який можна використовувати для виявлення спеціальних маркерів, таких як амілоїди або білки, пов'язані з COVID-19.

Дослідницька група протестувала пристрій з амілоїдними білками, отриманими з мозку померлих пацієнтів із хворобою Альцгеймера та Паркінсона. Експерименти показали, що біосенсори здатні виявляти специфічні біомаркери для обох станів з високою точністю нарівні з існуючими методами. Для тестування знадобиться невелика кількість зразків — лише кілька мікролітрів. Пристрій працює коректно, навіть коли аналізовані зразки містять інші білки. Щоправда, тау-білки виявити важче. Але оскільки пристрій розглядає три різні біомаркери, воно може об'єднати результати всіх трьох, щоб отримати надійний загальний результат.

Пристрій може бути модифікований виявлення біомаркерів інших захворювань. Наступні кроки включають тестування плазми крові та спинномозкової рідини за допомогою пристрою, а потім, нарешті, аналізи слини та сечі. Випробування проводитимуться у лікарнях та будинках для людей похилого віку. Якщо вони пройдуть успішно, вчені планують подати заявку на схвалення регулятора. Кінцева мета - вивести пристрій ринку через рік.