Ξύλινος «διαγνώστης» νόσων από το σάλιο από το Τμήμα Χημείας του ΕΚΠΑ

Άρθρο στο Βήμα, διαθέσιμο στον ακόλουθο σύνδεσμο: https://www.tovima.gr/print/science/ksylinos-diagnostis-noson-apo-to-salio/

Βλ. επίσης: https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2023/april/say-ahhh-this-ecofriendly-tongue-depressor-checks-vitals.html

* * *

Έλληνες ερευνητές ανέπτυξαν ένα γλωσσοπίεστρο-αισθητήρα που δείχνει τα επίπεδα γλυκόζης αλλά και νιτρωδών σε δείγμα σάλιου – στο μέλλον θα μπορούσε να ανιχνεύσει πλήθος βιοδεικτών.

ίναι ένας από τους μόνιμους «βοηθούς» των γιατρών όταν θέλουν να ελέγξουν τον λαιμό των ασθενών τους. Ο λόγος για το γλωσσοπίεστρο, αυτή την ξύλινη σπάτουλα η οποία κάνει αυτό ακριβώς που λέει το όνομά της: πιέζει προς τα κάτω τη γλώσσα για να έχει ο ειδικός καλύτερη… θέα μέσα στο στόμα του εξεταζόμενου. Με δεδομένο ότι η εξέταση αυτή αν και απλούστατη δεν είναι και η πιο «αγαπημένη» μικρών και μεγάλων, σας έχουμε σήμερα – για την ακρίβεια όχι εμείς αλλά ερευνητές του Εργαστηρίου Αναλυτικής Χημείας του Τμήματος Χημείας στο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ) – ένα εξελιγμένο γλωσσοπίεστρο βγαλμένο από το μέλλον, το οποίο δεν θα χρειάζεται καν να μπει στο στόμα, αλλά όταν θα έρχεται σε επαφή με λίγο σάλιο, θα μπορεί με εύκολο, μη παρεμβατικό και άκρως οικονομικό τρόπο να διαγιγνώσκει διαφορετικές νόσους!

Το «έξυπνο» γλωσσοπίεστρο που παρουσιάστηκε προσφάτως (online δημοσίευση στις 20 Απριλίου) στo επιστημονικό περιοδικό «Analytical Chemistry» αποτελεί «τέκνο» της συνεργασίας δύο ομάδων του Τμήματος Χημείας του ΕΚΠΑ – αυτής του αναπληρωτή καθηγητή Χρήστου Κόκκινου που ήταν και ο κύριος συγγραφέας της σχετικής μελέτης καθώς και εκείνης του καθηγητή Αναστασίου Οικονόμου (συμμετείχαν επίσης οι υποψήφιοι διδάκτορες Ελένη Κουκουβίτη και Διονύσιος Σούλης).

Για διαβήτη και περιοδοντίτιδα

Οπως εξηγεί ο κ. Κόκκινος στο ΒΗΜΑ-Science, οι δύο ομάδες εργάζονται εδώ και χρόνια επάνω στην ανάπτυξη αισθητήρων που θα μπορούν μελλοντικά να χρησιμοποιούνται στα ιατρεία ή και στα σπίτια. «Η τάση πλέον είναι να αναπτύσσονται αισθητήρες χωρίς να χρειάζονται ειδικά και πολύ ακριβά όργανα για την κατασκευή τους. Ενα τέτοιο χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το γλωσσοπίεστρο-αισθητήρας το οποίο ελέγχει τα επίπεδα γλυκόζης που συνδέονται με τον διαβήτη αλλά και νιτρωδών που συνδέονται με την περιοδοντίτιδα και άλλες ασθένειες των ούλων».

Παγκόσμια πρωτιά για την ελληνική ομάδα

Το γλωσσοπίεστρο των ελλήνων ερευνητών συνδέεται μάλιστα με μια παγκόσμια πρωτιά: είναι η πρώτη φορά που, σε ό,τι αφορά τη δημιουργία του αισθητήρα, χρησιμοποιείται διοδικό λέιζερ χαμηλής ισχύος για τη γραφιτοποίηση του ξύλου – μέσω της γραφιτοποίησης το ξύλο μετατρέπεται σε ηλεκτρόδιο. «Η λογική μας ήταν να πάρουμε ένα εργαλείο μιας χρήσης και να του προσδώσουμε περαιτέρω χαρακτηριστικά ώστε να μπορεί να μετατραπεί σε βιοαισθητήρα» σημειώνει ο κ. Οικονόμου και εξηγεί ότι σήμερα η γραφιτοποίηση (το κάψιμο κοινώς) του ξύλου για τη δημιουργία αισθητήρων αφορά λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα υψηλής ισχύος το οποίο είναι μεγάλου κόστους, ενώ για να είναι αποτελεσματικό απαιτούνται πολύ ειδικές συνθήκες. «Είναι απαραίτητο να μην υπάρχει οξυγόνο ώστε να μην αναφλεγεί το ξύλο το οποίο επίσης πρέπει να επικαλύπτεται με ειδικά επιβραδυντικά καύσης. Η μελέτη μας έδειξε ότι η διαδικασία μπορεί να γίνει με έναν χαράκτη λέιζερ (laser engraver) πολύ μικρού κόστους, ο οποίος πωλείται στο εμπόριο ως παιχνίδι για οικιακή χρήση».

Μελλοντική διάγνωση πολλών νόσων

Στο γλωσσοπίεστρο έχουν χαραχτεί με το διοδικό λέιζερ δύο ζώνες μέτρησης οι οποίες χωρίζονται μεταξύ τους με μια γραμμή που ζωγραφίζεται με έναν ειδικό μαρκαδόρο – στη μία ζώνη διεξάγεται η μέτρηση της γλυκόζης και στην άλλη η μέτρηση των νιτρωδών. Ο χρήστης βάζει δείγμα σάλιου στην κάθε ζώνη ώστε να λάβει την αντίστοιχη μέτρηση. «Στο μέλλον θα μπορούσαν να χαραχτούν στο γλωσσοπίεστρο περισσότερες ζώνες επιτρέποντας την ταυτόχρονη ανίχνευση διαφορετικών βιοδεικτών» λέει ο κ. Κόκκινος και προσθέτει ότι ένας άλλος βιοδείκτης που θα ήταν δυνατόν να «χαραχτεί» στο γλωσσοπίεστρο θα ήταν τα χλωριούχα, η ύπαρξη των οποίων συνδέεται με την κυστική ίνωση ή το ουρικό οξύ που συνδέεται με την ουρική αρθρίτιδα, το μεταβολικό σύνδρομο, τον διαβήτη και τον καρκίνο της στοματικής κοιλότητας.

Μετά τη λήψη του δείγματος η μέτρηση των βιοδεικτών γίνεται με έναν ποτενσιοστάτη, ένα όργανο το οποίο μετρά το ρεύμα που οφείλεται σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις των βιοδεικτών στα γραφιτοποιημένα ξύλινα ηλεκτρόδια. Μέχρι στιγμής ο ξύλινος, απλός στην ανάπτυξη και εύκολος στη χρήση αισθητήρας των ελλήνων επιστημόνων έχει δοκιμαστεί σε δείγματα συνθετικού σάλιου και έδειξε ικανοποιητική ευαισθησία στην ανίχνευση των επιπέδων γλυκόζης αλλά και νιτρωδών.

Από τη θεωρία στα… χέρια των γιατρών

Πότε θα μπορούσε να φθάσει ένα τέτοιο εργαλείο στα χέρια των γιατρών; είναι ένα εύλογο ερώτημα που θέσαμε στους επιστήμονες του ΕΚΠΑ. Οπως απάντησαν, «εμείς επικεντρωνόμαστε στην ανάπτυξη μοντέλων αισθητήρων, ωστόσο για να περάσει ένας τέτοιος αισθητήρας στην κλινική πράξη απαιτούνται πολλά βήματα, όπως κλινικές δοκιμές από επιστήμονες άλλων πεδίων και βελτιστοποίηση των διαφόρων παραμέτρων της ανάλυσης. Δίνουμε λοιπόν μια ερευνητική ιδέα και ελπίζουμε κάποια ημέρα αυτή να πάρει σάρκα και οστά»…

«Δάχτυλο» ελέγχου των ποτών και «δαχτυλίδι» ανίχνευσης γλυκόζης

Η ομάδα του Εργαστηρίου Αναλυτικής Χημείας του ΕΚΠΑ έχει αναπτύξει και άλλους εύκολους στη χρήση, οικονομικούς αισθητήρες. Ενας τέτοιος αισθητήρας που παρουσιάστηκε το 2022 στο επιστημονικό περιοδικό «Analytical Chemistry» είναι ένα φορετό ηλεκτρονικό δάχτυλο, το οποίο ανιχνεύει μέσα σε ποτά την πιθανή ύπαρξη ουσιών βιασμού και αναλγητικών.

Οπως εξηγεί ο κ. Κόκκινος, πρόκειται για ένα «Do It Yourself» ηλεκτροχημικό δάχτυλο (e-finger) που έχει προκύψει από τρισδιάστατη εκτύπωση, το οποίο επιτρέπει στον χρήστη την ταχεία, άμεση αυτο-διάγνωση για την ύπαρξη ψυχοτρόπων φαρμακευτικών ουσιών (φλουνιτραζεπάμη, σκοπολαμίνη, κεταμίνη) που χρησιμοποιούνται ως «χάπια βιασμού» αλλά και του αναλγητικού παρακεταμόλη (χρησιμοποιείται στα χαμηλής ποιότητας ποτά – «μπόμπες» – για τη μείωση του hangover της επόμενης ημέρας ώστε να μη γίνεται εύκολα αντιληπτή η νοθεία τους) μέσω της βύθισής του μέσα σε ένα σφηνάκι με αλκοόλ.

«Το e-finger μπορεί να τυπωθεί στο σπίτι σε οποιοδήποτε μέγεθος με χρήση ενός φθηνού οικιακού τρισδιάστατου εκτυπωτή. Συνδέεται με έναν ποτενσιοστάτη-μινιατούρα που είναι εγκατεστημένος σε ένα “έξυπνο” κινητό τηλέφωνο και επιτρέπει τον άμεσο έλεγχο της ποιότητας και της ασφάλειας των αλκοολούχων ποτών».

Το 2021 με δημοσίευσή τους και πάλι στο «Analytical Chemistry» οι δύο ομάδες παρουσίασαν και ένα ηλεκτροχημικό «δαχτυλίδι» (e-ring), το οποίο μετράει τη γλυκόζη του αίματος στον ιδρώτα προσφέροντας μη παρεμβατικό έλεγχο του διαβήτη. Και το e-ring, που αποτελείται από τρία πλαστικά ηλεκτρόδια με βάση τον άνθρακα, είναι προϊόν τρισδιάστατης εκτύπωσης και συνδέεται με έναν μικροσκοπικό ποτενσιοστάτη που ελέγχεται από ένα smartphone. Αισθητήρες από το μέλλον… για το μέλλον made in Greece!