כמעט 200 מיליון אנשים, כולל ילדים, ברחבי העולם, סובלים מאנדומטריוזיס, מחלה כרונית בה רירית הרחם גדלה מחוץ לרחם. ניתן להקל על תסמינים חמורים יותר, כמו כאבים קיצוניים ועל-פוריות שעלולים להיות פוריות, עם זיהוי וטיפול מוקדם, אך לא קיימת בדיקת אבחון אחת לטיפול במחלה למרות קלות הגישה לרקמה המעורבת ישירות. בעוד שפרופסור דיפנג'אן פאן של פן סטייט אמר כי לעתים קרובות מתעלמים מהדם והרקמות מהרחם מדי חודש – ואף אפילו סטיגמטי על ידי חלקם – כפסולת רפואית, שפכים הווסת יכולים לאפשר גילוי מוקדם יותר ונגיש יותר של סמנים ביולוגיים שיעזרו לאבחון מחלה זו.
פאן וקבוצתו פיתחו מכשיר הוכחת קונספט המסוגל לאתר HMGB1, חלבון המעורב בהתפתחות והתקדמות אנדומטריוזיס, בדם הווסת עם 500% יותר רגישות מאשר גישות מעבדה קיימות. המכשיר, שנראה ופועל כמו מבחן הריון באופן בו הוא מגלה את החלבון, תלוי בטכניקה חדשה לסינתזה של גיליונות ננו העשויים מהחומר הדק האטומי בורופין, על פי פאן, דורותי פואהר האק ומפרט את היצירה של ג'י לויד בכיסא ננום ננו -רפואי, ובמקום המחקר של המחקר,
פן, שהוא פרופסור להנדסה גרעינית ומדעי החומרים והנדסה נוחה, אמר כי "למרות הפוטנציאל המשמעותי של השפכים הווסת ככלי אבחון לבריאות הנשים, הוא עומד לרוב עומד בפני אתגרים משמעותיים בגלל סטיגמה חברתית וגישה מוגבלת לשיטות אבחון נוחות. הוא גם קשור למחלקות של הנדסה ביו -רפואית ואונקולוגיית קרינה.
גישות אבחון קיימות כוללות בדיקות דם תוך ורידיות וניתוחי מעבדה יחד עם מחקרי הדמיה ואיסוף היסטוריה נרחבת של המטופלים עבור הקלינאים כדי לאבחן מוחלט. אתגרים כאלה תורמים לעיכובים באבחון אנדומטריוזיס, כאשר מחקר אחד שנערך על 218 נשים חושף עיכוב של עד 12 שנים בארצות הברית, הוא הסביר.
על ידי מינוף בורופן החומרי הדו -ממדי הרומן, הגישה שלנו מציעה הזדמנות ייחודית להפחית את הסטגמה הווסתית תוך קידום בריאות הנשים. "
דיפנג'אן פאן, פרופסור, פן סטייט
בורופן הוא נגזרת של האלמנט הכימי בורון הדומה לגרפן הנפוץ יותר, חומר דו מימדי קל משקל העשוי מפחמן, אמר פאן. עם זאת, בורופן מתהדר ביתרון על פני גרפן.
"עבודה מהקבוצה שלי מדגימה כי בורופן הוא ביו -תואם מאוד וחומר מתכלה, מה שהופך אותו למתאים מאוד ליישומים ביו -רפואיים", אמר פאן, אך הוא ציין כי ייצור הצורה הטהורה של החומר יכול להוות אתגרים. שיטות מסורתיות כוללות מספר שלבים, שיכולים להשפיל את האיכות והתשואה של המוצר המתקבל הרצוי, וממסים קשים, כמו אלכוהול איזופרופיל, שיכול להפוך את המוצר לא מתאים ליישומים ביו -רפואיים.
במחקר זה, החוקרים החליפו את ממס האלכוהול למים. הם פיזרו את האבקה בורון במים, פירקו את הכימיקלים ורפורמו אותו לגיליונות "בתולי", לפי פאן. לאחר מכן הצוות תיקן נוגדנים שיזהו את החלבון HMGB1 לגיליונות הננו.
"חשוב לשתול גן," אמר פאן. "הקרקע – גיליונות הננו – חייבת להיות אחידה ומנקה מעשבים שוטים לפני שתוכלו להפרות את האדמה – הוספת הנוגדנים. ואז, יש לכם את הסביבה הטובה ביותר לתמוך בירקות הרצויים – חלבוני HMGB1. זו הייתה המטרה שלנו כאן, ליצור בסיס מדים עליו יוכלו הנוגדנים לזהות וללכוד את חלבוני ה- HMGB1."
PAN וצוותו השתמשו בטכניקות ריבוי הדמיה וניתוח כימי כדי לאמת כי הנוגדנים שנתפסו כראוי ונכרכים ל- HMGB1, החלבון המעורב באנדומטריוזיס.
החוקרים סידרו את גיליונות הננו המאומתים למכשיר בדיקה, בדומה לבדיקת הריון המציגה שורה אחת אם שלילית או שתיים אם חיובית. כאשר דגימת הדם זורמת מעל רצועת הבדיקה, אם קיימים חלבוני HMGB1, הם נקשרים לנוגדנים, מה שמכהה את רצועת הבדיקה.
כדי לבחון את הרגישות של המכשיר, החוקרים ערכו דם וסת עם ריכוזים שונים של HMGB1 ומצאו שהבדיקה זיהתה בהצלחה את החלבון בריכוזים נמוכים עם רגישות פי חמישה יותר בהשוואה לבדיקות מעבדה קיימות הדורשות הכנה וניתוח נרחב.
"עדויות קליניות מצביעות על כך שרמות HMGB1 בדם הווסת מוגברות משמעותית אצל אנשים עם אנדומטריוזיס בהשוואה לביקורת בריאה", אמר פאן. "עם זאת, מקרים מוקדמים או אסימפטומטיים עשויים להופיע עם עלייה צנועה בלבד-זו הסיבה שרגישות גבוהה לריכוזי HMGB1 נמוכים היא חיונית. גילוי מוקדם הוא קריטי להתערבות בזמן. בניגוד לבדיקות אחרות המבוססות על מעבדה, הגישה שלנו מאזנת את הרגישות עם מעשיות להגדרה ללא הגדרות.
פאן אמר כי ניתן אפילו לשלב את הבדיקה בכריות הווסת, מה שמאפשר ניטור דיסקרטי ונוח אחר רמות HMGB1 בבית.
"היכולת לאתר סמנים ביולוגיים חשובים באופן קריטי באמצעות פלטפורמה מבוזרת, כמו הגישה שלנו, מעצימה חולים עם הקלת שימוש נרחב באזורים או מסגרות כפריות יותר ללא משאבים רפואיים נרחבים", אמר פאן. "מחקר זה מדגיש את הזדמנויות המחקר הרחבות יותר החיוניות למימוש הביוטכנולוגיות של הדור הבא, עם חומרים דו מימדיים בבסיסם, ואני נרגש מהפוטנציאל של סוג ננו-חומר מבטיח מאוד זה ליישומי בריאות מתקדמים."
בשלב הבא, החוקרים אמרו כי הם מתכננים להגדיל את גישתם למחקרים קליניים, לשפר את הרגישות של המכשיר עוד יותר ולהרחיב את הבדיקה כדי לאתר סמנים ביולוגיים נוספים של מחלות כמו HPV וסרטן צוואר הרחם.
תורמים אחרים, כל מי שעובד בעבודה או סיימו את העבודות כסטודנטים במעבדה של פאן בפן סטייט, כוללים מחברים משותפים ראשונים סת'ש נטראג'אן, חוקרת פוסט-דוקטורט בהנדסה גרעינית, וקטאן דיגה, סטודנטית לתואר שני בהנדסה ביו-רפואית; תרזה אדיטה, עוזרת פרופסור למחקר להנדסה גרעינית; Pranay Saha, חוקר פוסט -דוקטורט בהנדסה גרעינית; דייוויד סקרודצקי, סטודנט לתואר שני במדעי חומרים והנדסה; פורבה גופטה, שסיים את לימודיו בפן סטייט עם תואר ראשון במדע בהנדסה ביו -רפואית במאי ועזר לתמוך במאמץ להקים מחזורי מחזור חופשיים ברחבי אוניברסיטת פארק בשנת 2023; Nivetha Gunaseelan, דוקטורנט בהנדסה ביו -רפואית; שרדחה קרישנקומאר, דוקטורנט בהנדסה ביו -רפואית. דיגה, גופטה וגונאזלן זכו באקדמיה הלאומית הפתיחה של הממציאים ד"ר בארי ב. ברקו ביו -רפואית בפרס ממציא קולגייט ביו -רפואי בשנת 2024 על עבודתם בפרויקט זה.
המרכז לבקרת מחלות ומניעת מחלות, הקרן הלאומית למדע הלאומית בארה"ב, מחלקת ההגנה בהנחיית תכנית המחקר הרפואי והמכונים הלאומיים לבריאות תמכו בעבודה זו.
