Sensor überwacht Stresswerte in Echtzeit

Skoltech entwickelt Prototyp - Cortisol-Konzentration spielt bei vielen Krankheiten eine Rolle

Cortisol-Werte steigen: Stress-Sensor überwacht (Foto: pixabay.de, Ryan McGuire)

Moskau (pte011/14.04.2021/10:30)

Forscher von Skoltech https://www.skoltech.ru/en haben einen Prototypen eines fluoreszenzbasierten Sensors für den laufenden Nachweis der Cortisolkonzentration in Echtzeit entwickelt. Er kann bei der Überwachung verschiedener Erkrankungen zum Einsatz kommen. Das Steroidhormon Cortisol ist allgemein als das „Stresshormon" bekannt. Es spielt bei der Regulierung einer ganzen Reihe von physiologischen Vorgängen eine wichtige Rolle. Dazu gehören die Blutzuckerwerte im Blut aber auch Entzündungen. Verringerte oder erhöhte Cortisolwerte stehen mit verschiedenen Krankheiten und Symptomen in Verbindung. Eine genaue und zuverlässige kontinuierliche Überwachung in vivo ist derzeit noch außer Reichweite. Bestehende laborbasierte Methoden wie ELISA sind sehr zuverlässig. Sie können aufgrund der Erfordernisse der Probenvorbereitung nicht für eine Überwachung in Echtzeit eingesetzt werden. 

Laut dem Co-Autor Vladimir Drachev bedeutet jede Überwachung eines Analyten in vivo eine Herausforderung. Zudem handelt es sich bei Cortisol um ein relativ kleines Molekül. Schließlich sei es immer schädlich, einen Bluttest bei Mäusen, Ratten oder menschlichen Patienten durchzuführen. Der Grund sei einfach, jede Art eines derartigen Tests löst Stress aus und erhöht die Cortisolkonzentration und damit wird der Test selbst nicht aussagekräftig. „Das Ziel ist, einen implantierbaren Cortisolsensor zu entwickeln, der im Blutfluss in Echtzeit arbeitet." 

[b]Erste Tests erfolgreich[/b]

Das Team entwickelte mit Goldnanopartikeln den Prototypen eines Immunosensors für die Überwachung von Cortisol. Das freie Cortisol in der Probe verdrängt fluoreszierende Cortisolkomplexe und Rinder-Serum-Albumin (BSA), die an monoklonale Antiköper für Kortisol angehängt sind und führt zu Goldinseln auf dem Sensor. Die Fluoreszenz kann als Signal der Kortisolkonzentration in der Probe gemessen werden. Bei In-vitro-Tests wies der neue Sensor bei 0,02 Mikrogramm die niedrigsten Werte für den Nachweis von Cortisol auf. Diese Werte sind mit den normalen Werten im menschlichen Plasma vergleichbar. Die reversible Reaktion wurde ebenfalls in vitro nachgewiesen. 

Die Forscher hoffen, dass ihr Ansatz zur Entwicklung eines implantierbaren Sensors führen wird. Ein derartiger Sensor wird wie eine optische Faser mit einer Kapillarzelle am Ende aussehen, überzogen mit einer semipermeablen Membran, die in einer dünnen Nadel platziert wird. Diese Nadel wird im Inneren über mehrere Schichten verfügen und über Glasfasertechnik mit einem tragbaren Spektrometer verbunden. Die Forschungsergebnisse wurden in „Talanta" veröffentlicht. 

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