Neviditelné tetování ze zlatých nanočástic přináší revoluci v lékařské diagnostice

Zlaté nanočástice vložené do Gold Acute Hydrogel lze umístit pod kůži a použít jako lékařské senzory. Senzor je jako neviditelné tetování, které detekuje změny v koncentraci látek v krvi změnou barvy. Půjčka Nemocný. / ©: Nanobiotechnology Group, JGU Department of Chemistry

Zbarvení nanočástic zlata pod kůží odhaluje změny v koncentraci látek v těle.

Myšlenka na transplantační senzory, které neustále přenášejí informace o koncentraci vitálních hodnot – látek nebo drog v těle – dlouho fascinovala lékaře a vědce. Takové senzory umožňují neustále sledovat progresi terapeutického úspěchu nemoci. Doposud však implantované senzory nebyly vhodné k trvalému pobytu, ale bylo nutné je po několika dnech nebo týdnech vyměnit. Na jedné straně je zde problém odmítnutí implantátu, protože tělo rozpozná senzor jako cizí předmět. Na druhou stranu byla barva senzoru, která ukazuje změny v koncentraci, stále nestabilní – časem vybledlá.

Vědci z Univerzity Johannesa Gutenberga v Mohuči (JGU) vyvinuli nový typ implantovaného senzoru, který může v těle fungovat několik měsíců. Senzor je založen na barevně stabilních nanočásticích zlata, které jsou modifikovány receptory specifických molekul. Nanogol impregnovaný umělou polymerní tkání se umístí pod kůži, kde hlásí změny v koncentraci léčiva a mění jeho barvu.

Implant hlásí informace jako „neviditelné tetování“

Výzkumný tým profesora Carstena Sonichsena na JGU již mnoho let používá nanočástice zlata jako senzory k detekci malého množství bílkovin v mikroskopických průtokových buňkách. Zlaté nanočástice fungují jako malá anténa pro světlo. Silně ho absorbují a rozptýlí, takže vypadají barevně. Reagují na změny v prostředí změnou barvy. Sonnichsenův tým využil tento koncept pro lékařskou senzaci.

Aby se malé částice koupaly nebo degradovaly imunitní buňky, pronikají do porézního hydrogelu se stabilitou podobnou tkáni. Jakmile se malé buňky krevních cév implantují pod kůži, promění se v póry. Senzor je integrován do tkáně a není odmítnut jako cizí těleso. „Náš senzor je jako neviditelné tetování, mnohem větší než cent, tenčí o milimetr,“ řekl profesor Carsten Sonichens, vedoucí nanotechnologické skupiny na JGU. Protože nanočástice zlata jsou infračervené, nejsou viditelné pouhým okem. Speciální typ měřicího zařízení však dokáže neinvazivně detekovat jejich barvu kůží.

Publikováno v jejich studii Nano dopisy:Vědci JGU umístili své senzory nanočástic zlata pod kůži bezsrstých krys. Po podání různých dávek antibiotik byly sledovány barevné změny těchto senzorů. Molekuly léčiva jsou transportovány do senzoru krví. Vazbou na specifické povrchové receptory na nanočásticích zlata způsobují změnu barvy, která závisí na koncentraci léčiva. Díky barevně kódovanému hydrogelu barevně stabilních nanočástic zlata bylo zjištěno, že senzor zůstal několik měsíců mechanicky և opticky stabilní.

Obrovský potenciál pro nanočástice zlata jako dlouhodobě implantovatelné lékařské senzory

„Jsme zvyklí na bělení barevných předmětů v průběhu času. Zlaté nanočástice však nebělí, ale trvale si zachovávají svoji barvu. „Protože mohou být snadno potaženy různými receptory, jsou ideální platformou pro senzory implantátů,“ uvedla hlavní autorka studie Dr. Katarina Kefer.

Myšlenka románu je zobecněná – má potenciál prodloužit životnost implantovaných senzorů. V budoucnu by mohly být implantované senzory založené na nanočásticích zlata použity ke sledování koncentrace různých biomarkerů nebo léků v těle současně. Tyto senzory lze použít při vývoji léků, lékařském výzkumu nebo personalizované medicíně, jako je léčba chronických onemocnění.

Interdisciplinární týmová práce byla úspěšná

Sonichens dostal nápad použít nanočástice zlata jako implantované senzory v roce 2004, kdy jako mladý profesor v Mainzu zahájil výzkum v biofyzikální chemii. Projekt však byl realizován až o deset let později, ve spolupráci s vědci JGU Dr. Thies Schroederem a Dr. Katarinou Keferovou. Schroeder byl odborníkem na biologický výzkum, laboratorní vědu o zvířatech a již absolvoval několik let výzkumu ve Spojených státech. Kefer hledal zajímavé téma pro svůj doktorát, zejména složitou interdisciplinární povahu projektu. Předběžné výsledky vedly k tomu, že Max Planck Graduation Center (MPGC) udělilo Kaeferu stipendium a také finanční podporu Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation.

„Takový projekt vyžaduje mnoho lidí z různých vědeckých oborů. „Krok za krokem jsme byli schopni přesvědčit stále více lidí o naší myšlence,“ řekl šťastně Sonnichsen. Nakonec to byla interdisciplinární týmová práce, která vedla k úspěšnému vývoji prvního funkčně zabudovaného senzoru se zlatými nanočásticemi.

Odkaz. „Katharina Keifer, Katya Krueger, Felix Schlap, Hussein Uzun, Sirin Celixo, Bastian Flietel, Axel Hayman, Thies Schroeder, Oliver Kempsney և Carson Kempsney և Auxerre Camps 20. března, 21. března Nano dopisy:,
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

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

První objev oceánských proudů pod „ledovcem Doomsday“ vyvolává obavy

Poprvé se vědcům podařilo získat data zpod ledovce Thwaites, známého také jako „ledovec Doomsday“. Zjistili, že přívod teplé vody k ledovci byl větší,...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Newsletter

Subscribe to stay updated.