۱۸ آگوست ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: امیر خُلَم -مایکل دانیل، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی
محققان یک پچ میکروسوزنی خود-شارژ توسعه داده‌اند که می‌تواند نمونه‌های نشانگر زیستی سلامت را بدون خون، باتری یا دستگاه‌های خارجی جمع‌آوری کند. در آزمایش‌های اثبات مفهوم با استفاده از پوست مصنوعی، این پچ با موفقیت نشانگرهای زیستی را در دوره‌های زمانی از ۱۵ دقیقه تا ۲۴ ساعت جمع‌آوری کرد.
این توسعه می‌تواند نحوه نظارت افراد بر استرس، هورمون‌ها و سایر شاخص‌های سلامت را در خانه یا در محیط‌های بالینی متحول کند. نمونه‌برداری از مایع زیر پوست
مایکل دانیل، نویسنده مسئول این مقاله، می‌گوید: «نشانگرهای زیستی، شاخص‌های قابل اندازه‌گیری فرآیندهای بیولوژیکی هستند که می‌توانند به ما در نظارت بر سلامت و تشخیص بیماری‌های پزشکی کمک کنند. اکثریت قریب به اتفاق آزمایش‌های مرسوم نشانگرهای زیستی به گرفتن نمونه خون متکی هستند. نمونه‌های خون علاوه بر ناخوشایند بودن، چالش‌هایی را نیز برای متخصصان و توسعه‌دهندگان سلامت ایجاد می‌کنند. شما باید قبل از آزمایش مایع مربوطه، پلاکت‌ها، گلبول‌های قرمز و غیره را جدا کنید.»
این پچ از میکروسوزن‌ها برای جمع‌آوری مایع بینابینی پوستی (ISF) از درست زیر لایه بالایی سلول‌های پوست استفاده می‌کند. دانیل می‌گوید: «ISF تقریباً حاوی تمام نشانگرهای زیستی مشابه موجود در خون است. علاوه بر این، ISF نمونه‌ای «تمیزتر» ایجاد می‌کند. این فرآیند آزمایش نشانگر زیستی را ساده می‌کند.»
این پچ از چهار لایه تشکیل شده است: یک محفظه پلیمری، یک لایه ژل، یک لایه کاغذ و خود میکروسوزن‌ها. میکروسوزن‌ها در تماس با ISF متورم می‌شوند. مایع از طریق میکروسوزن به داخل کاغذ حرکت می‌کند که نمونه را ذخیره می‌کند. گلیسرول موجود در ژل، فشار اسمزی ایجاد می‌کند و ISF بیشتری را از طریق کاغذ تا زمان اشباع شدن می‌کشد.
دانیل می‌گوید: «کاغذ جایی است که ISF در آن ذخیره می‌شود. وقتی پچ را برمی‌دارید، نوار کاغذی را برداشته و نمونه را تجزیه و تحلیل می‌کنید.»
محققان پچ را روی دو مدل پوست مصنوعی آزمایش کردند. دانیل می‌گوید: «خوب کار کرد. پچ‌ها نتایج قابل اندازه‌گیری را در کمتر از ۱۵ دقیقه جمع‌آوری کردند و قادر به ذخیره نمونه‌های نشانگر زیستی حداقل به مدت ۲۴ ساعت بودند.»
برای آزمایش اثبات مفهوم، تیم کورتیزول، یک نشانگر زیستی استرس، را کنترل کرد. دانیل می‌گوید: «این بدان معناست که افراد ممکن است بخواهند چندین بار در روز بدون گرفتن مکرر خون، آن را کنترل کنند.» این پچ می‌تواند برای بسیاری از نشانگرهای زیستی ISF دیگر نیز کار کند.
این پچ از مواد ارزان‌قیمت ساخته شده است و میکروسوزن‌ها به عنوان پرهزینه‌ترین جزء آن هستند. دانیل می‌گوید: «گرفتن خون به ویال، سوزن و معمولاً یک خونگیر نیاز دارد. پچ به هیچ یک از این موارد نیاز ندارد.»
محققان آزمایش‌های انسانی را آغاز کرده‌اند و در حال توسعه دستگاه‌هایی برای «خواندن» نوارهای کاغذی هستند. دانیل می‌گوید: «ما قبلاً یک دستگاه الکترونیکی ساخته‌ایم که می‌تواند سطح کورتیزول را از نوار کاغذی «بخواند» و در حال کار بر روی دستگاه دیگری برای یک نشانگر زیستی متفاوت هستیم.»
این تیم به دنبال شرکای صنعتی برای کاربردهای تشخیصی و تولید انبوه است. این کار که در آزمایشگاه روی تراشه منتشر شده است، توسط مرکز ASSIST NSF، موسسه ایالتی NC برای سیستم‌های حسگر متصل، صندوق نوآوری صدراعظم و کمک‌های مالی SEMI-NBMC پشتیبانی شده است.
دانیل همچنین مدیر و بنیانگذار DermiSense, Inc. است که فناوری‌های مبتنی بر میکرونیدل را تجاری‌سازی می‌کند.
