Biosenzor na bázi proteinů měří kortizol s vysokým přesnost. Kompatibilita smartphonu zvyšuje testování na stresy přístupnější.
Cortisol hraje klíčovou roli při regulaci základních tělesných funkcí, jako je krevní tlak a metabolismus, a narušení tohoto stresového hormonu může přispět k řadě zdravotních problémů.
Měření kortizolu tradičně vyžadovalo návštěvy lékaře nebo jiných klinických zařízení. Nedávný průlom v technologii umělého biosenzoru nyní nabízí možnost testování v místě péče a poskytuje přesnější výsledky než stávající metody.
Testování podporující chytré telefony
Andy Yeh, odborný asistent biomolekulárního inženýrství na University of California, Santa Cruzvyvinul luminiscenční umělý senzor, který se připojuje k molekulům kortizolu v krvi nebo moči. Jakmile je senzor vytvořen světlo, které odhaluje koncentraci hormonu. Studie zveřejněná v Journal of American Chemical Society potvrdil, že tato metoda může spolehlivě detekovat kortizol v celém rozsahu úrovní důležitých pro lidské zdraví.
Yeh ukázal, že senzor může být spárován s kamerou smartphonu, což umožňuje měřit hladinu kortizolu doma nebo na klinice. Tento přístup kombinuje vysokou citlivost s cenově dostupností a eliminuje potřebu drahého laboratorního vybavení a přesné monitorování hormonů je mnohem přístupnější.
Navrženo od nuly
Yeh se specializuje na umělé proteinové inženýrství, které se spoléhá na výpočetní design založený na AI a vytváří spíše zcela nové proteiny než na úpravu, která se již v přírodě nacházejí.
Pro tento projekt postavil biosenzor na bázi proteinů, kde vazba kortizolu způsobuje, že dva inženýrské proteiny přitahují blízko u molekulární úrovně. Tato interakce produkuje světelný signál, přičemž jasnější emise odpovídají vyšší hladině kortizolu.
Pro znalosti Yeha je to první příklad zcela výpočetně navrženého biosenzoru, který může provádět tak vysokou citlivost a dynamický rozsah pro detekci analytu malé molekuly. Použití kamery k měření množství a barvy emitovaného světla umožňuje číst hladiny kortizolu s větší citlivostí, než poskytují současné testy.
Aplikace point-of-care
Tento nový diagnostický nástroj by byl ve formátu „mix a čtení“-podobný technice používané v rychlých testech nosních výtěrů Covid-19. Test vyžaduje pouze kapku krve nebo moči, která je smíchána s roztokem, který obsahuje biosenzor. Poté by kamera a aplikace smartphonu mohla převést světlo emitované do přímého měření hladin kortizolu.
„Signál si můžete přečíst přímo – výstupem senzoru jsou emise světla, takže v podstatě můžete jen vyfotit test pomocí smartphonu,“ řekl Yeh. „V ideálním případě je to opravdu kompatibilní pole.“
Dynamické výsledky
Vysoká úroveň citlivosti testu je obrovským zlepšením oproti tradičním testům, které obvykle nenabízejí dostatečné kvantitativní výsledky, když jsou mimo normální rozsah kortizolu. Řešení Yeh pokrývá širší dynamický rozsah a nabízí kvantitativní výsledky pro zdravé, příliš nízké a zvýšené úrovně kortizolu.
„Tento senzor je velmi, velmi citlivý ve srovnání se současnými standardními metodami používanými v nemocnici,“ řekl Yeh. „Dynamický rozsah je ve srovnání s tradičním testem obrovský.“
Po linii si Yeh předpokládá, že tato technologie může být také použita v rozvoji léčiva nebo diagnostického prostředí k lepšímu porozumění a léčbě zdravotních problémů, které vyplývají z nedostatků nebo přebytků kortizolu.
Reference: „De novo design vysoce výkonných kortizolových luminiscenčních biosencenčních biosenzorů“ od Julie Yi-Hsuan Chen, Xue Peng, Chengngang XI, Gyu Rie Lee, David Baker a Andy Hsien-Wei Yeh, 28. července 2025, 28. července 2025, Journal of American Chemical Society.
Doi: 10.1021/jacs. 5C05004
Tento výzkum byl podporován financováním z Národní zdravotní ústavyNárodní institut pro biomedicínské zobrazování a bioinženýrství, Iniciativa Chan Zuckerberg a začínající fond UC Santa Cruz.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
