کورتیزول نقشی کلیدی در تنظیم عملکردهای ضروری بدن مانند فشار خون و متابولیسم ایفا می‌کند و اختلال در این هورمون استرس می‌تواند به انواع مشکلات سلامتی منجر شود.
به‌طور سنتی، اندازه‌گیری کورتیزول نیازمند مراجعه به مطب پزشک یا سایر مراکز درمانی بود. اما یک پیشرفت اخیر در فناوری حسگرهای زیستی مصنوعی، امکان آزمایش در محل مراقبت را با گوشی موبایل فراهم کرده که نتایجی دقیق‌تر از روش‌های موجود ارائه می‌دهد.
آزمایش با استفاده از گوشی هوشمند
اندی یه، استادیار مهندسی بیومولکولی در دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز، یک حسگر مصنوعی درخشان (لومینسانس) را توسعه داده است که به مولکول‌های کورتیزول در خون یا ادرار متصل می‌شود. پس از اتصال، این حسگر نور تولید می‌کند که غلظت هورمون را نشان می‌دهد. این مطالعه که در “Journal of the American Chemical Society” منتشر شده، تأیید کرد که این روش می‌تواند به‌شکلی قابل اعتماد کورتیزول را در تمام سطوح مهم برای سلامت انسان تشخیص دهد.
یه نشان داد که این حسگر می‌تواند با دوربین گوشی هوشمند جفت شود و امکان اندازه‌گیری سطح کورتیزول را در خانه یا کلینیک فراهم کند. این رویکرد، حساسیت بالا را با مقرون‌به‌صرفه بودن ترکیب کرده، نیاز به تجهیزات گران‌قیمت آزمایشگاهی را از بین می‌برد و نظارت دقیق بر هورمون‌ها را بسیار در دسترس‌تر می‌سازد.
طراحی‌شده از پایه
یه در مهندسی پروتئین مصنوعی تخصص دارد؛ رشته‌ای که برای خلق پروتئین‌های کاملاً جدید، به طراحی محاسباتی مبتنی بر هوش مصنوعی تکیه می‌کند، نه به اصلاح پروتئین‌های موجود در طبیعت.
برای این پروژه، او یک حسگر زیستی مبتنی بر پروتئین ساخت که در آن اتصال کورتیزول باعث می‌شود دو پروتئین مهندسی‌شده در سطح مولکولی به هم نزدیک شوند. این تعامل یک سیگنال نوری تولید می‌کند که نور ساطع‌شده روشن‌تر، نشان‌دهنده سطوح بالاتر کورتیزول است.
به گفته یه، این اولین نمونه از یک حسگر زیستی است که به‌طور کامل با طراحی محاسباتی ساخته شده و می‌تواند با چنین حساسیت و محدوده دینامیکی بالایی برای تشخیص یک مولکول تحلیل کوچک عمل کند. استفاده از دوربین برای اندازه‌گیری مقدار و رنگ نور ساطع‌شده، امکان خواندن سطوح کورتیزول را با حساسیت بیشتری نسبت به آزمایش‌های فعلی فراهم می‌کند.
کاربردهای در محل مراقبت
این ابزار تشخیصی جدید در قالبی به نام «مخلوط کن و بخوان» خواهد بود؛ شبیه به روشی که در تست‌های سریع سواب بینی کووید-۱۹ استفاده می‌شود. این آزمایش تنها به یک قطره خون یا ادرار نیاز دارد که با محلولی حاوی حسگر زیستی مخلوط می‌شود. سپس، یک دوربین و اپلیکیشن گوشی هوشمند می‌توانند نور ساطع‌شده را به یک اندازه‌گیری مستقیم از سطح کورتیزول تبدیل کنند.
یه می‌گوید:
شما می‌توانید سیگنال را مستقیماً بخوانید؛ خروجی حسگر انتشار نور است، بنابراین اساساً می‌توانید به‌سادگی از آزمایش خود با گوشی هوشمندتان عکس بگیرید. در حالت ایده‌آل، این واقعاً با شرایط میدانی سازگار است.
نتایج پویا
سطح بالای حساسیت این آزمایش، پیشرفت بزرگی نسبت به آزمایش‌های سنتی است که معمولاً نتایج کمی کافی را در خارج از محدوده طبیعی کورتیزول ارائه نمی‌دهند. راه‌حل یه یک محدوده دینامیکی وسیع‌تر را پوشش می‌دهد و نتایج کمی را برای سطوح سالم، بسیار پایین و بالا ارائه می‌کند.
یه می‌گوید:
این حسگر در مقایسه با روش‌های استاندارد فعلی که در بیمارستان استفاده می‌شود، بسیار بسیار حساس است. محدوده دینامیکی آن در مقایسه با آزمایش‌های سنتی بسیار بزرگ است.
یه تصور می‌کند که در آینده این فناوری ممکن است در محیط‌های توسعه دارو یا تشخیصی نیز برای درک و درمان بهتر مشکلات سلامتی ناشی از کمبود یا ازدیاد کورتیزول استفاده شود.
منبع: Scitechdaily
