Dina chanser att få en otäck migrän ökar efter en ryggmärgsskada, tack vare en kemisk budbärare i hjärnan som stiger till giftiga nivåer, tidigare studier har föreslagit.

För att behandlingen ska bli bättre, forskare måste fånga den där splitsekundstoppen i aktion och noggrant följa dess förstörelseväg.

Purdue Universitys ingenjörer har byggt en liten, flexibel sensor som är snabbare och mer exakt än tidigare försök att spåra denna kemikalie, kallas glutamat. Sensorn, en implanterbar enhet på ryggmärgen, är främst ett forskningsverktyg för testning i djurmodeller, men skulle kunna hitta framtida klinisk användning som ett sätt att övervaka om ett läkemedel mot neurotrauma eller hjärnsjukdom fungerar.

Gruppens arbete förekommer i ett kommande nummer av Biosensorer och bioelektronik .

"När du känner att du har feber, det spelar ingen roll när du kontrollerar din temperatur – den kommer förmodligen att vara densamma i flera timmar. Men en glutamatpik är så snabb att om du inte fångar den i det ögonblicket, du missar hela möjligheten att få data, " sa Riyi Shi, en professor i neurovetenskap och biomedicinsk teknik vid Purdues avdelning för grundläggande medicinska vetenskaper, College of Veterinary Medicine och Weldon School of Biomedical Engineering.

Påverkan, till exempel från en bilolycka eller tackling i fotboll, kan skada ryggmärgen – även skada nervstrukturerna som transporterar glutamat, som skickar signaler för att excitera nervvävnad för att utföra funktioner som inlärning och memorering.

Skadade nervstrukturer innebär att mängder av glutamat läcker ut i utrymmen utanför cellerna, överspännande och skadar dem. Hjärnsjukdomar, inklusive Alzheimers och Parkinsons, visar också förhöjda nivåer av glutamat.

Enheter hittills har heller inte varit tillräckligt känsliga för att upptäcka glutamat, tillräckligt snabbt för att fånga spiken eller tillräckligt överkomligt för långsiktiga forskningsprojekt.

Purdue-forskare tar itu med dessa problem genom implanterbara sensorer som de har 3-D-utskrivna och lasermikrobearbetade - processer som redan används regelbundet i labbet och industrin.

"Vi ville skapa ett billigt och mycket snabbt sätt att bygga dessa sensorer så att vi enkelt kan ge forskare ett sätt att mäta glutamatnivåer in vivo, sa Hugh Lee, en Purdue biträdande professor i biomedicinsk teknik, som fokuserar på implanterbar mikroteknik.

Tekniken gör det möjligt för forskare att snabbt ändra storlek, sensorernas form och orientering och testa sedan i djurmodeller utan att behöva gå igenom den dyrare processen med mikrotillverkning.

Att mäta nivåer in vivo skulle hjälpa forskare att studera hur ryggmärgsskador uppstår, samt hur hjärnsjukdomar utvecklas.

"Hur stort problem är en migrän? Ligger för mycket glutamat verkligen bakom smärtan, eller är det så att systemet som renar upp glutamat är nere?" sa Shi.

Forskarna implanterade enheten i ryggmärgen på en djurmodell och skadade sedan sladden för att observera en spik. Enheten fångade spiken omedelbart, medan för nuvarande enheter, forskare har fått vänta 30 minuter för att få data efter att ha skadat ryggmärgen.

I framtiden, forskarna planerar att skapa ett sätt för biosensorerna att självrensa från inflammatoriska celler som kroppen rekryterar för att skydda sig själv. Dessa celler bildar vanligtvis en fibrös kapsel runt biosensorn, som blockerar dess känslighet.

Tekniken kan också möjliggöra implantering av fler sensorer längs ryggmärgen, vilket skulle hjälpa forskare att veta hur långt glutamat sprider sig och hur snabbt.

Forskarna har lämnat in en patentansökan för denna enhet till Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization. Arbetet stöddes av Global Research Outreach-programmet vid Samsung Advanced Institute of Technology, National Institutes of Health, och sponsras delvis av National Science Foundation under anslag CNS-1726865.