Καινοτόμος πλατφόρμα βιοαισθητήρων για ηπατική βλάβη
Η άμεση παρακολούθηση βασικών βιοδεικτών αποτελεί θεμελιώδη προϋπόθεση για την πρώιμη διάγνωση ασθενειών και την εξατομικευμένη θεραπεία. Ιδιαίτερα, η έγκαιρη ανίχνευση της λειτουργικής ανεπάρκειας του ήπατος εξαρτάται από τη μέτρηση της αλανίνης αμινοτρανσφεράσης (ALT). Ωστόσο, οι παραδοσιακές μέθοδοι, όπως οι ηλεκτροχημικές, χρωματομετρικές και φθορισμού, συχνά αντιμετωπίζουν προβλήματα όπως η πολυπλοκότητα στη λειτουργία, το υψηλό κόστος και η περιορισμένη ευαισθησία, καθιστώντας τες ανεπαρκείς για τις ανάγκες ταχείας, άμεσης και οικονομικής ανίχνευσης σε κλινικές ή οικιακές ρυθμίσεις. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη μιας νέας, βολικής και εξαιρετικά ευαίσθητης στρατηγικής ανίχνευσης ALT έχει σημαντική κλινική αξία και εφαρμογή.
Η καινοτομία της νέας πλατφόρμας
Μια ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Hanyang Li στο Πανεπιστήμιο Μηχανικής του Χαρμπίν έχει συνδυάσει λειτουργικοποιημένα μικροκαβούρια υγρού κρυστάλλου με τεχνολογία λέιζερ whispering-gallery-mode (WGM) για να δημιουργήσει μια νέα πλατφόρμα βιοαισθητήρων σε πραγματικό χρόνο, που επιτρέπει την εξαιρετικά ευαίσθητη ανίχνευση της ALT. Η ομάδα εισήγαγε το στεατικό οξύ ως λειτουργικό μόριο εντός των μικροκαβούριων LC. Εκμεταλλευόμενη τις pH-ευαίσθητες ιδιότητές του, το σύστημα μπορεί να παράγει μια έντονη οπτική απόκριση σε μεταβολές pH που προκαλούνται από την ενζυμική αντίδραση που καταλύει η ALT. Αυτές οι αλλαγές pH επηρεάζουν τις συνθήκες προσκόλλησης στην επιφάνεια, οδηγώντας σε αναστρέψιμες μεταβάσεις των μορίων LC μεταξύ ραδινών και πολικών διαμορφώσεων. Οι προκύπτουσες αλλαγές στην κατεύθυνση των μορίων επηρεάζουν άμεσα τον αποτελεσματικό δείκτη διάθλασης του μικροκαβούριου, προκαλώντας μια μετρήσιμη μετατόπιση προς το κόκκινο στην μήκος κύματος της αντήχησης του λέιζερ WGM.
Προοπτικές κλινικής εφαρμογής
Το κανονικό εύρος αναφοράς για την ALT κυμαίνεται συνήθως από 0-40 U/L, με κρίσιμες κατώτατες τιμές στα 40, 80 και 200 U/L, που είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την πρώιμη διάγνωση ηπατικής βλάβης. Πειραματικά αποτελέσματα έχουν δείξει μια εξαιρετικά γραμμική συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης ALT (0-240 U/L) και του χρόνου ολοκλήρωσης της αντίδρασης, επιτυγχάνοντας ευαισθησία 0.67 s/(U/L). Βασισμένη τόσο στον χρόνο ολοκλήρωσης της αντίδρασης όσο και στη δυναμική της φασματικής κορυφής, η πλατφόρμα επιτρέπει την κλιμακωτή αξιολόγηση ήπιας (40-80 U/L), μέτριας (80-200 U/L) και σοβαρής (>200 U/L) ηπατικής βλάβης, προσφέροντας ένα ποσοτικό πλαίσιο για πιο λεπτομερή αξιολόγηση της ηπατικής λειτουργίας. Για να επικυρωθεί περαιτέρω η κλινική εφαρμογή της προτεινόμενης προσέγγισης βιοαισθητήρων ALT, πραγματοποιήθηκαν in vivo δοκιμές χρησιμοποιώντας ορό ποντικών. Τα αποτελέσματα έδειξαν εξαιρετική συμφωνία με εμπορικά κιτ ανάλυσης ALT, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω την πρακτικότητα και την προοπτική κλινικής μετάφρασης της πλατφόρμας.
