Az arany nanorészecskékből készült tetoválás forradalmasíthatja az orvosi diagnosztikát
Egy friss kutatás szerint a bőr alá ültethető arany nanorészecskék színváltozása az emberi testben található anyagok koncentrációjának változását bizonyítja, mely hatalmas segítséget nyújthat a jövőbeli orvoslásban.
Fotó: Unsplash/CDC
A beültethető szenzorok ötlete, amely folyamatosan továbbítja az információkat a szervezetben lévő anyagok vagy gyógyszerek létfontosságú értékeiről és koncentrációiról, sokáig foglalkoztatta az orvosokat és a tudósokat. Az ilyen érzékelők ugyanis lehetővé teszik a betegség progressziójának és a terápia sikerének állandó nyomon követését.
Mindazonáltal a beültethető érzékelők egészen idáig nem voltak alkalmasak arra, hogy tartósan megmaradjanak az emberi testben, ugyanis néhány nap vagy hét után ki kellett cserélni őket. Egyrészt felmerül az implantátum kilökődésének problémája, mert a test idegentestként ismeri fel az érzékelőt. Másrészt az érzékelő színe, amely a koncentráció változását jelzi, eddig kissé instabil volt, és idővel elhalványult.
A mainzi Johannes Gutenberg Egyetem (JGU) tudósai egy új típusú beültethető szenzort fejlesztettek ki, amely több hónapig működtethető a testben. Az érzékelő színstabil arany nanorészecskéken alapul, amelyeket specifikus molekulák receptorai módosítanak. Egy mesterséges polimer szövetbe ágyazva a nanorészecskéket beültetik a bőr alá, ahol a gyógyszer koncentrációjának változásáról számolnak be színük megváltoztatásával.
Carsten Soennichsen professzor, a JGU kutatócsoportjának tagja évek óta arany nanorészecskéket használ szenzorokként a mikroszkopikus áramlási sejtekben, a fehérje kisebb mennyiségének kimutatására. Az arany nanorészecskék a fény apró antennáiként működnek: erősen elnyelik és szétszórják azt, ezért színesnek tűnnek. Színváltozással reagálnak a környezetükben bekövetkező változásokra, Soennichsen csapata pedig épp ezt a koncepciót használta a beültetett orvosi eszközhöz.
Annak megakadályozására, hogy az apró részecskék elússzanak vagy lebomoljanak az immunsejtek által, szövetszerű konzisztenciájú porózus hidrogélbe ágyazódnak. Miután beültették a bőr alá, apró erek és sejtek nőnek a pórusokba, az érzékelő így beépítésre kerül a szövetbe, ezért a szervezet nem idegen testként érzékeli.
„Az érzékelőnk olyan, mint egy láthatatlan tetoválás, nem sokkal nagyobb, mint egy pénzérme, és vékonyabb, mint egy milliméter” – mondta Carsten Soennichsen professzor, a JGU nanobiotechnológiai csoportjának vezetője. Mivel az arany nanorészecskék infravörösek, azok szabad szemmel nem láthatók, azonban egy speciális típusú mérőeszköz a bőrön keresztül képes nem invazív módon felismerni színüket.
A Nano Letters-ben megjelent tanulmányukban a JGU kutatói szőrtelen patkányok bőre alá ültették arany nanorészecske-érzékelőiket. Ezen érzékelők színváltozását különféle antibiotikum dózisok beadását követően figyelték meg, a gyógyszermolekulákat pedig a véráramon keresztül szállították az érzékelőhöz.
A specifikus receptorokhoz kötődött arany nanorészecskék a gyógyszer koncentrációjától függően színváltozást produkáltak, majd a színstabil arany nanorészecskéknek, és az azokat integráló hidrogélnek köszönhetően kiderült, hogy az érzékelő mechanikusan és optikailag is hónapokon át képes stabilan működni.
Az új koncepció általánosítható, és meghosszabbíthatja az implantálható érzékelők élettartamát, a jövőben ugyanis arany nanorészecske-alapú beültethető szenzorokat lehetne használni a gyógyszerek koncentrációjának megfigyelésére. Az ilyen érzékelők alkalmazhatók a gyógyszerfejlesztésben, az orvosi kutatásban vagy a személyre szabott orvoslásban, például a krónikus betegségek kezelésében is – írja az EurekAlert.
