Новый биосенсор может обнаружить черепно-мозговую травму за считаные минуты

Китайские ученые разработали миниатюрный биосенсор, который способен обнаруживать признаки черепно-мозговой травмы по одной капле крови. Новая технология может значительно ускорить диагностику повреждений мозга и помочь врачам принимать решения еще до проведения компьютерной томографии, что особенно важно в экстренных ситуациях, на спортивных соревнованиях и в районах, где доступ к сложному медицинскому оборудованию ограничен.

Ежегодно черепно-мозговые травмы получают миллионы людей: от спортсменов, столкнувшихся с сотрясением мозга, до пострадавших в автомобильных авариях, падениях или стихийных бедствиях. Даже относительно легкие повреждения могут привести к серьезным последствиям, если их вовремя не выявить и не начать лечение.

Сегодня для оценки состояния пациентов врачи обычно используют компьютерную томографию и другие методы визуализации. Однако такое оборудование доступно не везде, а в некоторых случаях проведение обследования занимает время, которое в данной ситуации и так ограничено. Поэтому ученые уже несколько лет ищут биомаркеры — вещества, которые можно быстро обнаружить в крови и по которым можно судить о наличии повреждения мозга.

Исследователи из Пекинского технологического института предложили решение этой задачи, создав биосенсор на основе метаповерхности — особого типа метаматериала. Метаматериалы представляют собой искусственно созданные структуры, которые необычным образом взаимодействуют со светом и электромагнитными волнами. Благодаря точно подобранной конфигурации элементов новая поверхность способна чрезвычайно чувствительно реагировать на присутствие в образце двух белков — GFAP и S100B.

Эти белки в норме находятся внутри клеток нервной ткани. Однако при повреждении мозга, даже сравнительно легком, они попадают в кровоток. Именно поэтому GFAP и S100B считаются одними из наиболее перспективных биомаркеров черепно-мозговых травм. В последние годы интерес к ним растет: например, в США уже используются лабораторные тесты на основе этих маркеров для оценки необходимости проведения компьютерной томографии у пациентов с травмой головы.

Новый китайский сенсор отличается исключительно высокой чувствительностью. Он способен обнаруживать количества белков, которые составляют всего квадриллионную долю грамма в одном миллилитре жидкости. Такая точность позволяет выявлять изменения на самых ранних этапах, когда внешние симптомы еще могут быть слабо выражены.

По словам авторов работы, технология потенциально может использоваться непосредственно на месте происшествия. В будущем компактное устройство сможет помочь врачам скорой помощи быстро оценивать состояние пострадавших, а спортивным медикам — принимать решение о том, можно ли спортсмену продолжать участие в соревнованиях или ему требуется срочное обследование.

Кроме того, использование подобных тестов способно снизить нагрузку на отделения неотложной помощи и сократить количество необязательных компьютерных томографий. Это особенно актуально, поскольку КТ связана с лучевой нагрузкой и требует дорогостоящего оборудования.

Фото: elnur @123RF.com