Nematoma tatuiruotė iš auksinių nanodalelių pervers medicinos diagnozę

Auksinės nanodalelės, įterptos į auksinį ūminį hidrogelį, gali būti dedamos po oda ir naudojamos kaip medicinos jutikliai. Jutiklis yra tarsi nematoma tatuiruotė, kuri nustato medžiagų koncentracijos pokyčius kraujyje, keisdama spalvą. Paskola Serga. / ©: Nanobiotechnologijų grupė, JGU Chemijos katedra

Auksinių nanodalelių spalvos pasikeitimas po oda atskleidžia medžiagų koncentracijos pokyčius organizme.

Idėja apie transplantacijos jutiklius, kurie nuolat perduoda informaciją apie gyvybiškai svarbių vertybių – medžiagų ar narkotikų koncentraciją organizme – jau seniai žavi gydytojus ir mokslininkus. Tokie jutikliai leidžia nuolat stebėti ligos progresavimą և terapinę sėkmę. Tačiau iki šiol implantuoti jutikliai nebuvo tinkami nuolatiniam gyvenimui, tačiau juos reikėjo pakeisti po kelių dienų ar savaičių. Viena vertus, yra implantų atmetimo klausimas, nes kūnas jutiklį atpažįsta kaip svetimą objektą. Kita vertus, jutiklio spalva, rodanti koncentracijos pokyčius, laikui bėgant vis dar buvo nestabili էր.

Johaneso Gutenbergo universiteto Maince (JGU) mokslininkai sukūrė naujo tipo implantuotą jutiklį, kuris gali veikti kūne keletą mėnesių. Jutiklis yra pagrįstas spalvoje stabiliomis auksinėmis nanodalelėmis, kurios modifikuojamos naudojant specifinius molekulių receptorius. Dirbtiniu polimeriniu audiniu impregnuotas nanogolis dedamas po oda, kur jis praneša apie vaisto koncentracijos pokyčius, pakeisdamas jo spalvą.

Implantas pateikia informaciją apie „nematomą tatuiruotę“

Profesoriaus Carsteno Sonichseno tyrimų grupė JGU daugelį metų naudojo auksines nanodaleles kaip jutiklius, kad aptiktų mažą baltymų kiekį mikroskopinėse srauto ląstelėse. Auksinės nanodalelės veikia kaip maža šviesos antena. Jie stipriai sugeria ir išsklaido, todėl atrodo spalvingi. Jie reaguoja į aplinkos pokyčius keisdami spalvą. Sonnichseno komanda šią koncepciją panaudojo medicininei sensacijai.

Kad mažos dalelės maudytų ar degraduotų imunines ląsteles, jos įsiskverbia į porėtą hidrogelį, kurio stabilumas yra panašus į audinius. Įsodintos po oda mažos kraujagyslių ląstelės virsta poromis. Jutiklis yra integruotas į audinį ir nėra atmestas kaip svetimkūnis. „Mūsų jutiklis yra tarsi nematoma tatuiruotė, daug didesnė už centą, milimetro plonesnė“, – sakė profesorius Carstenas Sonichensas, JGU nanotechnologijų grupės vadovas. Kadangi auksinės nanodalelės yra infraraudonųjų spindulių, jos plika akimi nematomos. Tačiau specialus matavimo prietaisų tipas gali neinvaziškai nustatyti jų spalvą per odą.

Paskelbta jų tyrime „Nano“ raidės:, JGU tyrėjai padėjo auksinių nanodalelių jutiklius po žiurkių beplaukėmis. Šių jutiklių spalvos pokyčiai buvo stebimi išgėrus skirtingas antibiotikų dozes. Vaisto molekulės į jutiklį pernešamos per kraują. Prisirišdami prie specifinių auksinių nanodalelių paviršiaus receptorių, jie sukelia spalvos pokytį, kuris priklauso nuo vaisto koncentracijos. Dėka spalvų koduojamų aukso spalvos nanodalelių hidrogelio, nustatyta, kad jutiklis keletą mėnesių išlieka mechaniškai և optiškai stabilus.

Didžiulis auksinių nanodalelių, kaip ilgalaikių implantuojamų medicinos jutiklių, potencialas

„Laikui bėgant esame įpratę balinti spalvotus daiktus. Tačiau auksinės nanodalelės ne balina, o išlaiko savo spalvą visam laikui. „Kadangi juos galima lengvai padengti skirtingais receptoriais, jie yra ideali platforma implantų jutikliams“, – sakė tyrimo vadovė dr. Katarina Kefer.

Romano idėja yra apibendrinta և gali pratęsti implantuotų jutiklių gyvenimą. Ateityje auksinių nanodalelių pagrindu implantuoti jutikliai gali būti naudojami stebint skirtingų biomarkerių ar vaistų koncentraciją organizme tuo pačiu metu. Tokie jutikliai gali būti naudojami kuriant vaistus, atliekant medicininius tyrimus ar individualizuotą mediciną, pavyzdžiui, valdant lėtines ligas.

Tarpdisciplininis komandinis darbas buvo sėkmingas

Sonichensas sumanė auksines nanodaleles naudoti kaip implantuotus jutiklius 2004 m., Kai pradėjo savo biofizinės chemijos tyrimus būdamas jaunesniuoju profesoriumi Maince. Tačiau projektas buvo įgyvendintas tik po dešimties metų, bendradarbiaujant su JGU mokslininkais dr. Thiesu Schroederiu ir dr. Katarina Kefer. Schroederis buvo biologinių tyrimų, gyvūnų laboratorijos mokslo ekspertas ir jau buvo baigęs kelerių metų tyrimus JAV. Keferis ieškojo įdomios daktaro temos, ypač apie sudėtingą, tarpdisciplininį projekto pobūdį. Dėl išankstinių rezultatų Makso Planko baigimo centras (MPGC) skyrė Kaeferui stipendiją ir finansinę paramą iš „Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation“.

„Tokiam projektui įgyvendinti reikia daugybės žmonių, turinčių skirtingą mokslinį išsilavinimą. „Žingsnis po žingsnio sugebėjome įtikinti vis daugiau žmonių savo idėja“, – džiaugsmingai kalbėjo Sonnichsenas. Galiausiai būtent tarpdisciplininis komandinis darbas paskatino sėkmingai sukurti pirmąjį funkciškai įterptą jutiklį su auksinėmis nanodalelėmis.

Nuoroda. „Katharina Keifer, Katya Krueger, Felix Schlap, Hussein Uzun, Sirin Celixo, Bastian Flietel, Axel Hayman, Thies Schroeder, Oliver Kempsney և Carson Kempsney և Auxerre Camps kovo 20, 21 d. „Nano“ raidės:,
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c00887:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.