مختبر على عدسة لاصقة يقيس التوتر عبر السيروتونين

يستطيع «مختبر على عدسة لاصقة» قياس الناقل العصبي السيروتونين في الدموع، ما قد يوفر طريقة جديدة قابلة للارتداء لتحليل مستوى التوتر دون سحب الدم. نُشرت الدراسة في 16 سبتمبر في مجلة Science Translational Medicine، وطوّر الجهاز فريق في معهد Terasaki للابتكار الطبي الحيوي في لوس أنجلوس.

السيروتونين كمؤشر للتوتر

يرتبط التوتر بظهور اضطرابات مثل الاكتئاب والفصام، لكن الأطباء كثيراً ما يقيسونه عبر استبيانات أو مذكرات ذاتية للغاية. ويُعرف السيروتونين غالباً بأنه هرمون المزاج الجيد، وله دور محوري في تنظيم المزاج. ويوجد أساساً في الجهاز الهضمي والدم والجهاز العصبي، لكن كميات صغيرة منه تظهر أيضاً في الدموع.

يقول يانغ تشي تشو، مدير مركز الأجهزة الطبية الحيوية في معهد Terasaki: «قد تصبح الدموع مصدراً عملياً وغير جراحي للمعلومات الكيميائية الحيوية يمكن قياسه مراراً مع الوقت». ويضيف أن معظم اختبارات المؤشرات الحيوية لا تزال تعتمد على سحب الدم، ولا تعطي إلا صورة لحظية.

كيف تعمل العدسة

صنع الفريق عدسات هيدروجيل ناعمة قابلة لإعادة الاستخدام تُغلّف أقطاباً مرنة من الغرافين والفضة مطبوعة بأنماط ثعبانية مصممة لتحمّل التشوه المتكرر. ورُبط مركّب يُسمى الفيروسين بالغرافين للمساعدة في كشف السيروتونين بطريقة قوية وقابلة للتكرار. ولأن السيروتونين موجود بتراكيز منخفضة جداً، يقول تشو إن «المستشعر يجب أن يكون شديد الحساسية وأن يميّز السيروتونين عن جزيئات أخرى في الدموع».

وفي أطباق مخبرية تحتوي دموعاً صناعية ممزوجة بالسيروتونين، استطاعت العدسات كشف تركيز لا يتجاوز 72 تريليون من المول في اللتر، وهو أقل بكثير من المعدل الوسطي في دموع الإنسان والبالغ نحو 15 مليار من المول في اللتر. كما بقيت العدسات صالحة للعمل بعد أكثر من 28 يوماً من القلب والطي والشد واللف المتكرر.

متطوعون وخنزير وفئران

قاس الباحثون دموع 10 متطوعين قبل خمس دقائق من مهمتين مرهقتين، هما التحدث أمام الجمهور وحل مسائل رياضية، وبعدها مباشرة وبعد نحو 30 دقيقة. وكما كان متوقعاً، انخفض مستوى السيروتونين في الدموع مع ارتفاع التوتر. وفي اختبار آخر، وُضعت العدسة على عين خنزير مخدّر لنحو خمس دقائق، فكشفت السيروتونين عندما أُعطيت العين دموعاً صناعية بتركيز 50 و100 نانومولار، ولم تُسبب أي تهيّج. وفي فئران حُدّت حركتها بضع ساعات يومياً لزيادة التوتر، انخفض السيروتونين في الدم والدموع بالدرجة نفسها تقريباً.

ما التالي

في اختبارات المختبر والخنزير، وُصلت العدسات بجهاز القراءة عبر أسلاك نيكل مرنة. وبنى الفريق أيضاً نسخة لاسلكية إثباتية للمفهوم تضم شريحة NFC مصغّرة وهائياً قابلاً للتمدد للعمل دون بطارية ونقل البيانات إلى الهاتف الذكي، لكن الأمر يحتاج إلى مزيد من التحسين واختبارات السلامة والتحقق. ويقول تشو إن على الباحثين أن يفهموا كيف يتغير سيروتونين الدموع بين الأفراد وأوقات اليوم والأمراض، وكيف ترتبط هذه القياسات بمؤشرات الدم الحيوية. أما ويي غاو، أستاذ الهندسة الطبية في Caltech الذي لم يشارك في البحث، فيصف العمل بأنه «اتجاه مثير في الاستشعار الحيوي القابل للارتداء» يتجاوز نبض القلب والحرارة إلى مراقبة مستمرة للمعلومات الجزيئية.