2美元唾液测试有望帮助检测抑郁症和精神分裂症
摘要： 科学家们开发了一种便携式生物传感器，可以检测BDNF（一种与抑郁症、精神分裂症和双相情感障碍等心理健康状况相关的蛋白质）的水平。这种灵活、低成本的设备能在三分钟内分析一滴唾液，提供了一种快速、经济且无创的诊断工具。
由于BDNF水平低与抑郁症和认知能力下降有关，该测试可以帮助临床医生更早地检测和监测疾病。每个传感器的估计成本仅为2.19美元，这种生物传感器可能会改变心理健康筛查，特别是在资源有限的环境中。
关键事实
- 快速结果： 基于唾液的生物传感器能在不到三分钟内测量BDNF水平。
- 经济创新： 每个单元成本约为2.19美元，使其广泛使用成为可能。
- 临床相关性： BDNF水平低与抑郁症相关，而水平升高可追踪康复情况
来源： 圣保罗研究基金会(FAPESP)
巴西研究人员开发了一种低成本、便携式生物传感器，可以快速识别一种蛋白质，其水平变化与抑郁症、精神分裂症和双相情感障碍等精神疾病相关。
当未来商业化时，它可能有助于早期检测，这对治疗和监测患者的临床状况至关重要。
科学文献表明，BDNF水平低是与认知能力下降相关的一些神经和精神疾病涉及的因素之一。该生物传感器是圣保罗大学(USP)和巴西农业研究公司(Embrapa)的分支机构Embrapa仪器研究所研究人员合作的成果。它由一个带有电极的柔性条组成，当与便携式分析仪集成时，可以评估人类唾液滴。
在不到三分钟内，该生物传感器提供了BDNF（脑源性神经营养因子）的浓度，这是一种对神经元生长和维持以及大脑功能（包括学习和记忆）发展至关重要的蛋白质。
发表在《ACS Polymers Au》上的研究表明，该设备可以在广泛的唾液范围内（从10⁻²⁰到10⁻¹⁰克/毫升）可靠地测量蛋白质的极低浓度，低至仍可检测的最小量（1.0 × 10⁻²⁰克/毫升）。
该生物传感器的估计成本为每单位2.19美元——按当前汇率低于12.00雷亚尔——并具有长期存储能力。据科学家称，下一步是获得专利。
"很少有传感器能执行这种类型的分析，而我们的传感器表现最佳。它检测了广泛的浓度范围，从临床角度看这是一个非常好的结果。当蛋白质水平非常低时，它可以作为疾病和精神疾病的预警信号。
"另一方面，通过能够显示BDNF的增加，它有助于作为根据治疗监测患者进展的工具，"圣卡洛斯物理研究所(IFSC-USP)的研究员、该文章的通讯作者保罗·奥古斯托·拉伊蒙多·佩雷拉在接受FAPESP通讯社采访时解释道。
拥有化学和生物技术经验的佩雷拉一直在研究柔性传感器和电化学生物传感器。去年，他是《化学工程杂志》上一篇文章的作者之一，该文章介绍了一种用于尿液自测的便携式传感器，旨在检测痛风和帕金森病等疾病的标志物。
与疾病的联系
科学文献表明，BDNF水平低是与认知能力下降相关的一些神经和精神疾病涉及的因素之一。
抑郁症就是这样的疾病之一。抗抑郁药可以恢复该蛋白质的作用。健康个体的BDNF水平高于20纳克/毫升(ng/mL)，而重度抑郁症(MDD)患者的水平低于10或12 ng/mL。
根据世界卫生组织(WHO)的数据，超过10亿人患有精神疾病，其中焦虑和抑郁症是最普遍的状况。
根据该组织的报告，包括《2024年精神卫生图集》，这些疾病在所有国家的患病率都在增加，影响各个年龄和收入水平的人群。
在2022年至2024年间，巴西因精神健康问题导致的工人缺勤增加了134%。根据职业安全与健康观察站的数据，这些缺勤从20.1万增加到47.2万，是由抑郁症、焦虑症和复发性抑郁症发作引起的。
佩雷拉补充道："精神疾病病例的增加以及随之而来的药物使用增加，特别是在COVID-19大流行之后，促使我们致力于解决这一问题并寻求替代方案。"佩雷拉获得了圣保罗研究基金会(FAPESP)的奖学金支持（16/01919-6, 23/09685-8, 和22/02164-0）。
设备
研究人员开发了一种柔性条，通过丝网印刷在聚酯薄膜基板上，具有三个电极：一个功能化的工作电极、一个纯碳辅助电极和一个银参考电极。
工作电极用碳纳米球进行了修饰。它接收了两层化学化合物——聚乙烯亚胺和戊二醛——以提高灵敏度并作为固定BDNF特异性捕获抗体(anti-BDNF)的基质。为了防止其他类型的相互作用，添加了乙醇胺的反应层。
BDNF检测基于抗体-抗原免疫复合物的形成，这增加了传感器表面电子转移的阻力。这种增长通过电化学阻抗谱捕获，这是一种用于研究电极和溶液界面发生的过程的技术。
结果可以通过无线通信(Bluetooth)实时显示在移动设备（智能手机）上。
目前用于分析BDNF水平的技术包括酶联免疫吸附试验(ELISA)、电化学发光、荧光和高效液相色谱(HPLC)。这些技术需要时间、大样本量和专业实验室。
"我们正在朝着个性化医学发展，其中治疗将越来越多地针对每个人量身定制。在生物传感器的情况下，它可以优化以适应不同档案，"研究人员说道。
资金： 圣保罗研究基金会(FAPESP)还通过主题项目"迈向技术融合：从传感器和生物传感器到信息可视化和用于临床诊断数据分析的机器学习"，以及另外两个项目（23/07686-7和20/09587-8）支持了这项研究。
团队包括以下研究人员：娜塔莉亚·戈麦斯、马塞洛·路易斯·卡莱加罗、路易斯·恩里克·卡帕雷利·马托索、塞尔吉奥·安东尼奥·斯皮诺拉·马查多和奥斯瓦尔多·德·奥利维拉·朱尼尔。
关键问题解答：
问： 这种新型生物传感器检测什么？
答： 它测量脑源性神经营养因子(BDNF)的浓度，这是一种与神经元健康和心理健康相关的关键蛋白质。
问： 为什么BDNF对心理健康很重要？
答： BDNF水平低与抑郁症、精神分裂症和认知能力下降有关，而抗抑郁药有助于恢复其水平。
问： 这种设备如何改善精神健康障碍的诊断？
答： 通过提供快速、低成本、无创的BDNF测试，它可以帮助识别早期预警信号并监测精神障碍的治疗进展。
关于这项心理健康和神经技术研究的新闻
作者： Heloisa Reinert
来源： 圣保罗研究基金会(FAPESP)
联系： Heloisa Reinert – 圣保罗研究基金会(FAPESP)
图片： 图片由Neuroscience News提供
原始研究： 开放获取。
"用于诊断精神障碍的非侵入性收集唾液中脑源性神经营养因子生物标志物的低成本一次性生物传感器"，作者：保罗·奥古斯托·拉伊蒙多·佩雷拉。《ACS Polymers Au》
摘要
用于诊断精神障碍的非侵入性收集唾液中脑源性神经营养因子生物标志物的低成本一次性生物传感器
由于这些生物标志物对及时诊断、治疗、医疗保健和健康应用至关重要，早期检测神经退行性疾病生物标志物的重要性日益增长。
我们提出了一种经济实惠且一次性的电化免疫感应条，用于快速、分散检测人唾液中的脑源性神经营养因子(BDNF)——一种与神经和精神疾病相关的主要神经营养素(NTs)。
唾液BDNF免疫传感器条制作在丝网印刷碳电极上，该电极经过功能化处理，含有碳球壳(CSSs)、聚乙烯亚胺(PEI)和戊二醛，以提高灵敏度。
通过系统优化，该传感器实现了优异的分析性能，BDNF在人唾液中的动态检测范围宽达1.0 × 10⁻²⁰至1.0 × 10⁻¹⁰克/毫升，响应时间快于3分钟，检测限极低，为1.0 × 10⁻²⁰克/毫升。
BDNF免疫传感器表现出高选择性、可重复性、稳健性、稳定性和长期存储能力。
每个单位成本低于2.19美元，这种一次性传感器还能在没有其他唾液成分干扰的情况下，快速检测从健康志愿者收集的唾液样本中的BDNF。
使用分析生态规模(AES)、分析绿色度量方法(AGREE)和蓝色适用性等级指数(BAGI)评估了环境影响，BAGI评估设备的实用性（"蓝色"）。这些评估证实了一次性BDNF免疫传感器条的可持续性。
该设备为BDNF的分散、无创唾液分析提供了一种快速、高效、经济实惠且可靠的方法，使神经营养素家族生物标志物在医疗保健、健康监测和医学诊断中的应用更加广泛。
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