Naukowcy opracowali niedrogi, przyjazny dla użytkownika, przenośny system czujników fluorescencji oparty na smartfonie, który może pomóc w leczeniu choroby Parkinsona. Czujnik pomoże w dokładnym wykrywaniu stężenia L-dopa w organizmie, pomagając w ten sposób określić dokładną dawkę wymaganą do skutecznej kontroli choroby.

Choroba Parkinsona charakteryzuje się ciągłym spadkiem liczby komórek nerwowych, co prowadzi do znacznego obniżenia poziomu dopaminy (neuroprzekaźnika) w naszym organizmie. L-dopa to substancja chemiczna, która w naszym organizmie przekształca się w dopaminę i działa jako lek przeciwparkinsonowski.

Pomaga w kompensacji niedoboru dopaminy. Dopóki podawana jest odpowiednia ilość L-dopa, choroba pozostaje możliwa do opanowania. Jednak ze względu na postępujący charakter choroby Parkinsona, wraz z wiekiem pacjenta, potrzeba więcej L-dopa, aby zrekompensować postępującą utratę neuronów.

Jednak zbyt duża dawka L-Dopy może wywołać poważne skutki uboczne, takie jak dyskineza, zapalenie błony śluzowej żołądka, psychoza, paranoja i niedociśnienie ortostatyczne, natomiast zbyt mała dawka może doprowadzić do nawrotu objawów choroby Parkinsona.

Biorąc pod uwagę kluczową rolę optymalnego poziomu L-dopy w terapii, istotne jest opracowanie prostej, ekonomicznej, czułej i szybkiej metody monitorowania L-dopy w płynach biologicznych.

Niedawno Instytut Zaawansowanych Studiów Naukowych i Technologii (IASST), autonomiczny instytut Wydziału Nauki i Technologii, opracował niedrogi, łatwy w obsłudze, przenośny system czujników optycznych oparty na smartfonie, wykorzystujący mechanizm włączania fluorescencji do natychmiastowego wykrywania niskich poziomów L-dopy w próbkach biologicznych.

Czujnik wykonany przez nakładanie nanowarstwy proteiny jedwabiu-fibroiny, pochodzącej z kokonów jedwabiu Bombyx mori, na powierzchnię zredukowanych nanocząstek tlenku grafenu. Ten system tworzy kropki kwantowe na bazie grafenu typu core-shell o wyjątkowych właściwościach fotoluminescencyjnych, co czyni go skuteczną sondą czujnika fluorescencyjnego włączającego do wykrywania L-dopy w rzeczywistych próbkach, takich jak osocze krwi, pot i mocz w liniowym zakresie od 5 μM do 35 μM. Odpowiednie granice wykrywalności określono odpowiednio na 95,14 nM, 93,81 nM i 104,04 nM.

Naukowcy zaprojektowali urządzenie elektroniczne oparte na smartfonie z obwodem elektrycznym podłączonym do diody LED 365 nm zasilanej przez ładowarkę smartfona 5 V. Cały zestaw jest zanurzony w ciemnej komorze, aby odizolować go od światła zewnętrznego. Wizualne zmiany koloru podczas procesu wykrywania obserwowano, oświetlając sondę czujnika diodą LED 365 nm i rejestrując obrazy za pomocą aparatu smartfona. Wartości RGB z obrazów są wykorzystywane do oceny stężenia L-dopa za pomocą aplikacji mobilnej. To proste, niedrogie i szybkie narzędzie przesiewowe jest kluczowe dla wykrywania analitów na miejscu w odległych obszarach, w których brakuje zaawansowanego sprzętu.

Wykrywając, czy w próbkach biologicznych pobranych od pacjenta występuje niski poziom L-Dopy, czujnik może pomóc w dostosowaniu dawki niezbędnej do skutecznej kontroli choroby.

Link do publikacji:

Postać 1:Prosta, przyjazna dla środowiska droga syntezy do opracowania zdobionych fibroiną jedwabiu kropek kwantowych z rdzeniem i powłoką z tlenku grafenu zredukowanego kwasem asparaginowym. Ta nanoprobka fluorescencyjna jest używana do szybkiego wykrywania L-dopy w środowisku wodnym i rzeczywistym za pomocą smartfona.