Το δακρυϊκό υγρό αναδεικνύεται σε μια ιδιαίτερα ελκυστική πηγή διαγνωστικών πληροφοριών, επειδή μπορεί να συλλεχθεί εύκολα και χωρίς επεμβατικές διαδικασίες. Οι μεταβολές στη σύστασή του συχνά αντικατοπτρίζουν αλλαγές στη φυσιολογία του οργανισμού, γεγονός που καθιστά τα δάκρυα χρήσιμο «παράθυρο» για την παρακολούθηση οφθαλμικών παθήσεων. Ένας νέος βιοαισθητήρας έχει σχεδιαστεί ώστε να ανιχνεύει δύο πρωτεΐνες που συνδέονται με τη διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια.
- Η λιποκαλίνη-1 (LCN1), η οποία σχετίζεται με φλεγμονώδεις διεργασίες και με αλλαγές στη σύσταση των δακρύων.
- Ο αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας (VEGF), βασικός παράγοντας για την παθολογική ανάπτυξη νέων αιμοφόρων αγγείων στα προχωρημένα στάδια της νόσου.
Με την ταυτόχρονη ανίχνευση και των δύο βιοδεικτών, το σύστημα μπορεί να προσφέρει πιο ολοκληρωμένη εικόνα για την υγεία του αμφιβληστροειδούς σε σύγκριση με συμβατικές προσεγγίσεις που στοχεύουν σε έναν μόνο δείκτη. Η τεχνολογία έχει δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Optics and Lasers in Engineering.
Μικροσκοπική πλατφόρμα ανίχνευσης με οπτική ίνα
Η λύση βασίζεται σε αισθητήρες τύπου semi-distributed interferometer (SDI), οι οποίοι κατασκευάζονται από οπτικές ίνες. Πρόκειται για εξαιρετικά μικρά και ελαφριά εξαρτήματα, με ανθεκτικότητα σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, κάτι που τα καθιστά κατάλληλα για επιτόπια παρακολούθηση σε πραγματικές συνθήκες.
Μετά την κατασκευή, οι ερευνητές functionalized the fiber tips προσθέτοντας ειδικά αντισώματα στα άκρα των ινών. Έτσι, επιτυγχάνεται εκλεκτική πρόσδεση των πρωτεϊνών-στόχων επάνω στην επιφάνεια του αισθητήρα.
Όταν τα μόρια των βιοδεικτών προσκολλώνται στο «ενεργό» σημείο, μεταβάλλεται το οπτικό σήμα που παράγει ο αισθητήρας. Αυτό επιτρέπει παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο, χωρίς χρήση φθοριζουσών ετικετών και χωρίς πολύπλοκη προετοιμασία δείγματος, στοιχεία που συχνά επιβαρύνουν τον χρόνο και το κόστος στις εργαστηριακές αναλύσεις.
Σε δοκιμές στο εργαστήριο, η πλατφόρμα έδειξε ισχυρή απόδοση ως προς την ευαισθησία ανίχνευσης.
- Ανίχνευση LCN1 έως 5.98 ng/mL.
- Ανίχνευση VEGF έως 26.6 fg/mL.
Σημαντικό είναι ότι το σύστημα δεν αξιολογήθηκε μόνο σε στατικές συνθήκες πάγκου. Περιελάμβανε και δυναμικά πειράματα που προσομοίωσαν τη φυσική ροή δακρύων, ένα βήμα που θεωρείται κρίσιμο για τη μετάβαση από την απόδειξη αρχής (proof of concept) σε ρεαλιστικές κλινικές εφαρμογές.
Πολυπαραμετρική μέτρηση για πιο σταθερή διάγνωση
Κεντρική καινοτομία της μελέτης είναι η αξιοποίηση διάταξης με τρεις αισθητήρες. Οι δύο λειτουργούν ως βιοαισθητήρες για την ανίχνευση LCN1 και VEGF, ενώ ο τρίτος είναι αισθητήρας αναφοράς που παρακολουθεί τα «υπόβαθρα» σήματα.
Αυτή η αρχιτεκτονική στοχεύει στη βελτίωση της σταθερότητας των μετρήσεων και στη μείωση της πιθανότητας ψευδών ενδείξεων, κάτι που μπορεί να προκύψει από μη ειδικές αλληλεπιδράσεις ή από διακυμάνσεις του περιβάλλοντος μέτρησης. Με πρακτικούς όρους, ο αισθητήρας αναφοράς λειτουργεί ως σημείο ελέγχου ώστε οι αλλαγές που αποδίδονται στους βιοδείκτες να διαχωρίζονται καλύτερα από τον «θόρυβο» του συστήματος.
Η ταυτόχρονη μέτρηση πολλαπλών βιοδεικτών, γνωστή και ως multiplexed detection, μπορεί να βοηθήσει τους κλινικούς να αποτιμούν με μεγαλύτερη ακρίβεια την εξέλιξη της διαβητικής αμφιβληστροειδοπάθειας. Παράλληλα, ενδέχεται να μειώνει τον χρόνο ανάλυσης και τους απαιτούμενους πόρους, ειδικά όταν επιδιώκεται συχνή παρακολούθηση.
Προς πιο προσβάσιμη και εξατομικευμένη φροντίδα όρασης
Σήμερα, η διάγνωση και η παρακολούθηση της διαβητικής αμφιβληστροειδοπάθειας βασίζονται σε εργαλεία όπως η απεικόνιση του αμφιβληστροειδούς και η οπτική τομογραφία συνοχής (OCT). Ωστόσο, οι μέθοδοι αυτές απαιτούν εξειδικευμένο εξοπλισμό και κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό, κάτι που δεν είναι πάντα διαθέσιμο σε κάθε περιοχή ή δομή υγείας.
Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι οι συμπαγείς βιοαισθητήρες οπτικής ίνας θα μπορούσαν να λειτουργήσουν συμπληρωματικά σε αυτές τις τεχνικές, προσφέροντας γρήγορο έλεγχο (screening) και πιο εξατομικευμένη παρακολούθηση. Αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία σε περιβάλλοντα με περιορισμένους πόρους, όπου η έγκαιρη ανίχνευση και η τακτική αξιολόγηση της κατάστασης μπορεί να είναι δυσκολότερη.
Επειδή το αισθητήριο στοιχείο είναι μικρό και δυνητικά χαμηλού κόστους, μελλοντικές εκδόσεις θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε wearable devices ή σε συστήματα point-of-care. Ένα τέτοιο σενάριο θα μπορούσε να υποστηρίξει πιο συχνές μετρήσεις βιοδεικτών στα δάκρυα, ακόμη και εκτός εξειδικευμένων κλινικών χώρων.
Προς το παρόν, το έργο παρουσιάζει απόδοση proof-of-concept σε τεχνητό δακρυϊκό υγρό. Τα επόμενα βήματα, σύμφωνα με όσα περιγράφονται, περιλαμβάνουν δοκιμές σε αραιωμένα κλινικά δείγματα και διερεύνηση του πώς μια τέτοια λύση μπορεί να αξιοποιηθεί πρακτικά στην κλινική καθημερινότητα, με έμφαση στην αξιοπιστία, την ευχρηστία και την προσαρμογή σε πραγματικές ροές δακρύων.
