«Умный пластырь» обнаруживает аллергию до появления симптомов

Носимое устройство, предупреждающее людей с пищевой аллергией до начала реакции, потенциально может снизить риск опасного для жизни анафилаксии и трансформировать подход к лечению аллергии из реактивного в профилактический. Пластырь AllergE — это биосенсор на основе микроигл, разработанный исследователями из KAUST, который безболезненно обнаруживает иммуноглобулин E (IgE), антитело, вызывающее аллергические реакции, непосредственно в жидкости под кожей.

Пищевая аллергия, особенно на яйца, орехи, молоко и морепродукты, становится все более серьёзной проблемой общественного здравоохранения. Традиционные аллергические тесты, такие как кожные пробы и анализ крови, являются инвазивными, занимают много времени и несут риск провоцирования лёгких реакций. В отличие от них, пластырь AllergE безболезненный и быстрый, он основан на использовании множества крошечных пористых игл — каждая длиной менее миллиметра и толщиной примерно с человеческий волос.

Как «умный» пластырь определяет наличие аллергии

Внутри каждой микроиглы находятся нити ДНК, известные как аптамеры, которые действуют как молекулярные стражи. При встрече с антителами IgE они скручиваются, принимая новые формы, которые генерируют электрохимический сигнал. Затем гибкий электрод и небольшой считыватель преобразуют сигнал в измеримые данные — по словам исследователей, такая система в конечном итоге может синхронизироваться со смартфоном для удалённого мониторинга в домашних условиях.

Работа опубликована в журнале ACS Materials Letters.

В результате получается непрерывный мониторинг уровня иммунной системы человека, связанного с аллергией, в режиме реального времени. «Этот умный пластырь однажды может помочь предотвратить анафилаксию и обеспечить безопасное раннее выявление аллергической сенсибилизации в домашних условиях», — говорит Дана Альсулейман, ведущий автор исследования. Исследователи надеются, что раннее неинвазивное выявление поможет семьям отслеживать риски аллергии до того, как воздействие аллергенов приведет к опасной иммунной реакции.

Чувствительность, специфичность и лабораторные исследования

В лабораторных тестах на искусственных заменителях кожи и на эксплантированной коже от донора устройство обнаружило концентрацию IgE всего в 30 пикограммов на миллилитр — в сотни раз более чувствительное, чем большинство существующих анализов. Оно также могло отличать IgE от структурно схожих антител, которые доминируют в иммунной защите организма, но не играют роли в опосредовании аллергических реакций.

Микроиглы изготавливаются с использованием двухфотонной полимеризации — высокоточной 3D-литографии, позволяющей точно контролировать их геометрию и прочность. Такой уровень структурной точности гарантирует, что иглы проникают непосредственно под поверхность, собирая крошечные объёмы жидкости, необходимые для анализа, достаточно глубоко для обнаружения, но достаточно мелко, чтобы оставаться безболезненными и незаметными, и при этом не ломаются и не теряют свою функциональность при многократном использовании.

На пути к более широкому семейству носимых устройств

Хотя исследование находится ещё на ранней стадии, команда KAUST, в которую входят сотрудники Лаборатории биомедицинских материалов и устройств (BioMAD Lab) под руководством Альсулеймана и Лаборатории датчиков под руководством Халеда Саламы, соавтора исследования, рассматривает пластырь AllergE как часть более широкого семейства носимых на коже диагностических устройств , способных отслеживать иммунные молекулы, гормоны и другие биомаркеры, связанные с воспалением и заболеваниями.

Личный путь к инновациям

Но все началось с простой цели: сделать тестирование на аллергию быстрее, безопаснее и доступнее. Инициатором послужил опыт Эсраа Факеих, бывшей аспирантки лаборатории Саламы, которая на собственном опыте и в своей семье столкнулась с опасностями тяжелой пищевой аллергии. Около пяти лет назад она и её маленькие племянницы перенесли серьёзные реакции после употребления продуктов, содержащих следы аллергенов.

«Эти ситуации вдохновили меня на идею создания носимого пластыря, который может помочь предотвратить тяжелые реакции», — говорит Факеих. — «Эта идея выходит за рамки технической сложности и становится личной миссией. А для миллионов людей, подверженных риску тяжелых аллергических реакций, носимый датчик, такой как AllergE, может изменить подход к лечению аллергических реакций — в идеале, предотвращая их полностью или, по крайней мере, предоставляя драгоценные дополнительные минуты предупреждения, когда каждая секунда на счету».

Контакты, администрация и авторы