8 مارس 2025 - یک مطالعه جدید منتشر شده در مجله Nature Microsystems & Nanoengineering نشان داد که استراتژی سنجش سلول کامل میکروبی تشکیل دهنده ی هاگ، یک استراتژی امیدوارکننده در مدیریت دیابت است. در این روش نوآورانه از میکروب هایی با قابلیت تبدیل به اسپور استفاده می شود تا بتوانند در کل سلول تغییرات مربوط به گلوکز را حس کنند.
افزایش سطح گلوکز خون مشخصه دیابت است، یک بیماری متابولیک مزمن که می تواند عوارض جانبی جدی مانند آسیب عروق خونی، رتینوپاتی دیابتی، نارسایی کلیوی، نوروپاتی و اختلالات قلبی عروقی ایجاد کند. در صورت عدم درمان، این عواقب ممکن است منجر به مشکلات جدی سلامتی و حتی مرگ شود.
درصد کوچکی از بیماران دیابتی، مبتلا به دیابت نوع ۱هستند، که یک بیماری خود ایمنی بوده و نیاز به تزریق مکرر انسولین و پایش دقیق سطح قند خون دارد. سیستم های پایش مداوم گلوکز، اطلاعات لحظه ای و درک کاملی از سطح گلوکز خون در طول زمان ارائه می دهند. این تحقیق با استفاده از یک سیستم سنجش تمام سلولی میکروبی تشکیل دهنده ی اسپور، رویکردی منحصر به فرد برای تشخیص گلوکز ارائه می کند. در یک پیل سوختی میکروبی (MFC) مبتنی بر کاغذ، مشکلات با تحریک جوانه زنی اسپور در پاسخ به حضور و غلظت گلوکز حل می شود و این منجر به سلول‌های متابولیکی فعالی می شود که تولید برق می کنند.
اسپورهای باسیلوس سابتیلوسبه طور گزینشی و با حساسیت بالا در پاسخ به گلوکز در مایعات بدن غنی از پتاسیم، مانند عرق، جوانه می زنند. فعالیت الکتروژنیک این سلول ها، که به شکل الکتریسیته نشان داده می شود، به عنوان یک سیگنال خودکفا برای تشخیص گلوکز عمل می کند؛ زیرا نرخ جوانه زنی و تعداد سلول های متابولیکی فعال جوانه زننده مستقیماً با غلظت گلوکز متناسب است. این خروجی های توان الکتریکی، از طریق یک رابط کوچک در پیل سوختی میکروبی کاغذی مهندسی شده اندازه گیری و مشاهده می شوند و هشدارهای لحظه ای ارائه می دهند.
میکروارگانیسم‌های خود تکثیر‌شونده مقاومت بیشتری ارائه می دهند، در حالی که اسپورهای غیرفعال باعث افزایش طول عمر مفید آن می شوند. پیل سوختی میکروبی (MFC) با حد تشخیصی بسیار پایینی حدود 0.07 میلی مولار، حساسیتی چشمگیر به میزان 2.246 میکرووات بر لگ میلی مولار بر سانتی متر مربع برای غلظت‌های گلوکز در محدوده 0.2 تا 10 میلی مولار نشان داد. حتی در حضور انواع اختلالات، انتخاب پذیری قابل توجه این حسگر به آن اجازه می دهد تا گلوکز را با دقت شناسایی کند.
مطالعات مقایسه ای نشان دادند که پیل سوختی میکروبی مبتنی بر اسپور در طولانی مدت پایدار است و در صورت نیاز، به سرعت عملکرد خود را بازیابی می کند. این بر عکس حسگرهای زیستی آنزیمی سنتی است که حتی در حالت غیرفعال نیز عملکرد آن ها به شدت کاهش می یابد. رویکرد حسگری تمام سلولی میکروبی تشکیل دهنده ی اسپور، پتانسیل زیادی برای مدیریت مؤثر دیابت دارد و می تواند به یک ابزار پایش غیرتهاجمی و قابل حمل، تبدیل شود. این امر مشکلات مهم فناوری های موجود را حل می کند و مسیر را برای کاربردهای پیشرفته تر حسگری زیستی هموار می سازد.
منبع:
https://medicaldialogues.in/diabetes-endocrinology/news/spore-forming-microbial-whole-cell-sensing-strategy-promising-strategy-against-diabetes-management-study-143422