Mundpflaster soll Zahnfleischerkrankungen sofort erkennen

Das Team um Prof. Dr. Chenglin Wu von der Texas A&M University entwickelte und testete einen mehrschichtigen Sensor, der laut Wu in der feuchten Mundhöhle funktioniert und auch beim Sprechen und Essen haftet. Die spezielle Sensorschicht des Pflasters zielt auf das Protein Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) ab, einen wichtigen Biomarker für Entzündungen. TNF-α ist demnach ein Zytokin, das fast immer an Entzündungen im Zusammenhang mit Weichteilinfektionen beteiligt ist.

Wie Wu berichtet, kann die Graphen-MXen-Sensorschicht spezifische Sonden binden, die ausschließlich an das Zielprotein andocken. Die Schicht besitze eine inhärente Leitfähigkeit, und die Ladungsänderung bei der Bindung von Molekülen wie dem Zielprotein ließen sich messen. Dies ermögliche einen hochempfindlichen Nachweis im Femtogramm-pro-Milliliter-Bereich (fg/mL).

„Zum Vergleich: Ein Patient mit einer Virusinfektion kann bereits bei 10 Millionen oder 1 Milliarde Virus-Kopien pro Milliliter Symptome zeigen“, sagt Wu. „Unser Sensor kann 100 bis 150 pro Milliliter nachweisen.“ So zeige die Studie eine Nachweisgrenze von nur 18,2 fg/ml – eine Billiarde Femtogramm entspricht genau einem Gramm. „Diese Empfindlichkeit zu erreichen, kann eine Herausforderung sein, insbesondere wenn auch unerwünschte Biomarker nachgewiesen werden. Die äußeren Schichten tragen jedoch zur Verbesserung der Selektivität des Pflasters bei“, schreiben die Autoren.

Das gewebeklebende Hydrogel verfüge außerdem über eine selektiv permeable Hydrogelschicht, die dazu beitrage, unerwünschte Moleküle herauszufiltern. „Ein Patient mit einer Virusinfektion kann bereits bei 10 Millionen oder 1 Milliarde Virus-Kopien pro Milliliter Symptome zeigen. Unser Sensor kann 100 bis 150 Viren pro Milliliter nachweisen“, erläutert Wu.

Die selektiv permeable Schicht wirke wie ein Maschengitter und lasse nur Moleküle bestimmter Größe passieren. Chemische Wechselwirkungen zwischen der Schicht und den Biomarkern tragen den Forschenden zufolge möglicherweise ebenfalls zur Selektivität bei.