Brug af tandsensorer til at opdage sygdom

Et tværfagligt team af forskere fra Washington University School of Medicine i St. Louis og School of Engineering &Applied Science redefinerer begrebet en visdomstand.

Holdet udvikler en smart-tooth-teknologi, der en dag kan bruges til at opdage tidlige tegn på visse sygdomme hos højrisikopatienter ved at analysere spyt eller tandkødsspaltevæske.

"Spytbaserede biosensorer har skabt stor interesse på grund af deres potentiale for brede anvendelser inden for medicin, " sagde Erica Lynn Scheller, der er uddannet tandlæge og nu er adjunkt i medicin og i cellebiologi og fysiologi på Medicinskolen. "Vi arbejder i første omgang på at udvikle en biologisk sensor, der måler specifikke peptider, der er aktive ved paradentose, og som vil blive brugt i kombination med en trådløs enhed til at hente disse data."

"Det er som en elektronisk tand, " sagde Shantanu Chakrabartty, professor i elektro- og systemteknik på School of Engineering &Applied Science og partner på projektet, i øjeblikket finansieret af en fireårig, 1,5 millioner dollars tilskud fra National Institutes of Health.

Den elektroniske tand er faktisk en lille sensor og en elektronisk chip, omkring et par millimeter-terning i volumen. Den er designet til at blive indsat i patientens tandkødskant eller som en del af et tandlægeapparat, og indeholder bio-genkendelseselementer, der måler sygdomsspecifikke peptider, som er naturlige eller syntetiske grupper af aminosyrer. Som et første forsøg, forskerholdet vil arbejde på at overvåge peptider relateret til knoglenedbrydning under paradentose, en tandsygdom, der kan føre til løsning og tab af tænder. En trådløs ultralydsenhed vil derefter blive brugt til at aflæse peptidniveauerne og oprette forbindelse til den medicinske datasky.

Lige nu, en af ​​projektets største udfordringer er kemi.

"Du har kun et begrænset antal biogenkendelseselementer konjugeret til transduceren, hvis du bruger et antistof, der er specifikt for disse peptider, " sagde Srikanth Singamaneni, lektor i maskinteknik og materialevidenskab. "De bliver ret hurtigt mættede. Spørgsmålet er, hvordan man genopfrisker de sensorer? Det er et af de aspekter, vi arbejder på at løse med dette projekt."

Forskerholdet siger, at de udvikler en ny, et minimalt invasivt system, der kan detektere og overvåge tandkødssygdomme og effektiviteten af ​​behandlingen, ville være til gavn for de 64 millioner amerikanske indbyggere med paradentose og deres tandlæger. Forskerne er også interesserede i at udvikle andre applikationer til teknologien, selvom det sandsynligvis er år væk, kunne gå langt ud over tandlægestolen.

"Vi er ved at udvikle denne sanseplatform, der kan udvides til at omfatte yderligere sporing af inflammatoriske markører, stressmarkører og diabetesovervågning, " sagde Scheller. "Virkelig, alt hvad du kan komme i tanke om, som du gerne vil spore i mundhulen, vi udvikler både platformen og den specifikke applikation."