高感度モニターで汗中のビタミンB6、ブドウ糖を検出可能

ビタミン B6 は幅広い食品から吸収され、免疫システムの機能と脳内の神経伝達物質の強化に役立ちます。しかし 糖尿病などの慢性疾患を患う患者もいる ビタミンB6濃度が低下すると、精神的および肉体的な健康機能が低下し、イライラ、憂鬱、貧血、しびれ、筋肉のけいれんなどの症状が現れる可能性があります。

現在、B6濃度を監視するには高価な採血が唯一の方法だが、ペンシルベニア州立大学工学科学・力学のジェームス・L・ヘンダーソン・ジュニア記念准教授であるHuanyu “Larry” Cheng氏が率いるチームは、自宅でも継続的な監視を可能にする新しい非侵襲的アプローチを開発した。

研究者らは、低濃度のビタミン B6 を検出するための皮膚上のセンシング プラットフォームを作成しました。 汗、臨床検査に頼るのではなく。このセンサーはグルコースを高感度で検出することもできるため、糖尿病患者は非侵襲的にグルコースとビタミンB6を同時に監視できるとチェン氏は述べた。

チームは自分たちのアプローチを 複合材料パート B: エンジニアリング。

ビタミン B6 の高感度プローブを作成するために、Cheng のチームはレーザー誘起グラフェン (LIG) ナノ複合材料を製造しました。このプロセスでは、原子的に薄い炭素層をパターン化してセンサー足場を開発し、その上に目的のバイオマーカーを標的とする他の機能コンポーネントを構築できます。

この研究では、分子インプリントポリマー (MIP) を使用して、汗中に存在する非常に微量のビタミン B6 をターゲットにしました。

MIP は 合成ポリマー 抗体のような生物学的受容体を模倣して標的分子に結合する、あらかじめ定義された認識部位を備えているとチェン氏は説明した。ビタミン B6 の存在下でインプリントされると、MIP は人工酵素として機能し、この場合はビタミン B6 やグルコースなどの標的に選択的に結合します。

「ビタミン B6 は汗の中に少量しか含まれない微量分子であるため、人工酵素 (MIP) を使用してビタミン B6 を検出するための別のアプローチを決定する必要がありました」と Cheng 氏は述べています。 「テストプラットフォームのMIPは標的分子に結合し、幼児が形状選別機に形状を当てはめるように、標的分子に対する高い選択性を備えた1対1のプロセスマッチングを実現します。」

研究者らは、MIPをプルシアンブルー酸化還元プローブと組み合わせた。プルシアンブルー酸化還元プローブは、反応を促進または示唆し、反応を発するために使用される物質である。 電気信号 特定の分子の存在下で。

MIP とプルシアンブルー酸化還元プローブは共に、電流の変化を検出することによって汗中のビタミン B6 を測定する、新しく開発されたセンサーを支えます。汗中の一般的な B6 レベルは約 100 ナノモルで、センサーの検出限界はわずか 0.93 ナノモルで、十分に検出可能な範囲内です。

研究者らはまた、グルコースのセンサーの装着テストを実施し、93ナノモルの検出限界を達成した。これは、汗中のグルコースを検出できる他のモニターと比較して非常に感度が高いと考えられるとチェン氏は述べた。

「MIP を使用することの多用途性と適応性により、センシング プラットフォームは多用途であり、グルコースなどの他のバイオマーカーの検出にも機能します」と Cheng 氏は述べています。

「女性生殖ホルモンや敗血症などの感染症を示すタンパク質など、他の対象タンパク質をターゲットにするようにMIPを変更するだけで、その後の研究段階でそれを行いたいと考えています。」

ビタミンB6の変動は免疫系の低下を示している可能性があるため、ビタミンB6やその他のビタミンをモニタリングすることは患者の健康状態を改善するのに役立つ可能性があるとチェン氏は説明した。

“もし 医療提供者 汗中のビタミンB6の大きな変動が検出された場合、特に以下の症状がある場合、患者が病気に対してより脆弱であることを示す可能性があります。 慢性疾患 糖尿病のようなものです」とチェン氏は語った。

「抗体の産生とそれに対応する免疫系の健康はB6の安定した供給源に依存しているため、患者は病気になる前に変化を起こすことができる可能性があります。」