Анафилаксия — не тот случай, когда можно надеяться «перетерпеть». Эта молниеносная аллергическая реакция способна привести к летальному исходу, если вовремя не вмешаться. Проблема в том, что симптомы часто развиваются быстро и неожиданно. Именно здесь на сцену выходит экспериментальная разработка — кожный пластырь, который может заранее предупредить о надвигающейся угрозе, оставив драгоценное время для действий.
Чаще всего анафилаксия проявляется сильным отеком и сужением дыхательных путей. Обычно реакция возникает в течение двух часов после контакта с аллергеном — белками, содержащимися, например, в яйцах, орехах, молоке или морепродуктах. Казалось бы, избегай опасной пищи — и проблема решена. Но на практике аллергены нередко «прячутся» в готовых блюдах и соусах, где их не ожидаешь.
У большинства людей эти белки не вызывают никаких последствий. Однако у аллергиков организм реагирует иначе: начинает вырабатывать антитела иммуноглобулина E (IgE). Они запускают каскад реакций — высвобождение гистамина, триптазы и других биомолекул, которые и приводят к тяжелому аллергическому приступу.
Как работает умный пластырь
Повышение уровня IgE в крови можно обнаружить с помощью анализа вскоре после контакта с аллергеном — это своего рода ранний сигнал тревоги. Но есть нюанс: анализ крови — процедура инвазивная, болезненная и явно не предназначенная для постоянного мониторинга.
Альтернативу предлагает новый пластырь AllergE, разрабатываемый учеными из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии. Его идея проста и элегантна: без боли и проколов постоянно считывать уровень IgE через кожу, особенно в периоды повышенного риска — во время и после еды.
На нижней стороне пластыря расположена матрица микроскопических полых микроигл. Каждая из них короче миллиметра и примерно толщиной с человеческий волос. При приклеивании к коже они прокалывают лишь самый верхний слой, не доходя до нервных окончаний — поэтому пользователь ничего не чувствует. Зато иглы достигают межклеточной жидкости, уровень IgE в которой соответствует его концентрации в крови.
Дальше начинается самое интересное. Вместе с межклеточной жидкостью антитела IgE попадают внутрь микроигл, где их «ждут» специальные ДНК-структуры — аптамеры. При контакте с антителами аптамеры меняют свою форму, словно скручиваясь в новую конфигурацию. Это движение и создает электрохимический сигнал.
Встроенные в пластырь электроды и миниатюрная электроника преобразуют этот сигнал в количественное значение уровня IgE. В испытаниях на искусственной и изъятой человеческой коже устройство обнаруживало концентрации от 30 пикограммов на миллилитр — по словам разработчиков, это в сотни раз чувствительнее большинства существующих методов.
Если технологию удастся довести до клинического применения, пластырь сможет в реальном времени передавать данные на смартфон пользователя. Представьте себе уведомление, которое предупреждает об опасности еще до появления первых симптомов. Разве не об этом мечтают люди с тяжелыми формами пищевой аллергии?
Исследование опубликовано в журнале ACS Materials Letters. Пока AllergE — экспериментальная разработка, но она уже демонстрирует, как носимая электроника и биохимия могут буквально спасать жизни.
