Долгоживущий сенсор под кожей контролирует концентрацию лекарств и уровень биомаркеров

Ученые из университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце (Германия) разработали имплантируемый биосенсор, который может измерять концентрацию различных биомаркеров и лекарств в организме. В отличие от многих имплантируемых устройств, датчик может находиться под кожей в течение многих месяцев, не отторгаясь организмом и не теряя своей функциональности. В системе используются наночастицы золота, которые меняют цвет, когда к ним привязывается интересующий аналит. Исследователи могут обнаружить это изменение цвета неинвазивно снаружи тела.

Информация об этом исследовании была опубликована в журнале Nano Letter.

Подобные имплантируемые биосенсоры, которые находятся на месте в течение длительного времени, были бы очень полезны для клинического применения, в том числе для мониторинга концентрации лекарств или биомаркеров в организме. Однако имплантированные устройства, как правило, провоцируют реакцию на инородное тело, что приводит к иммунной атаке и инкапсуляции рубцовой тканью, что нарушает работу и жизнеспособность сенсоров.

Эти ограничения были учтены при разработке этого новейшего сенсора, состоящего из стабильных по цвету наночастиц золота, взвешенных в полимерном гидрогеле. Гидрогель помогает снизить вероятность отторжения иммунитетом и действует как искусственная ткань внутри организма. Наночастицы модифицируются с помощью аптамерных рецепторов, которые специфичны для интересующего вещества, например, лекарственного препарата. Интересно, что вместо того, чтобы перестать работать из-за роста ткани над и под ним, новый сенсор требует именно этого, чтобы функционировать.

По мере того, как кровеносные сосуды и клетки вторгаются в гидрогель, они приближают аналиты к взвешенным в нем наночастицам золота, позволяя аптамерным рецепторам, зашитым на их поверхности, связываться с аналитами. Это вызывает изменение цвета в зависимости от концентрации присутствующего вещества. Исследователи могут обнаружить это изменение цвета через кожу минимально инвазивно. 

Сам сенсор похож на невидимую татуировку, он ненамного больше копейки и тоньше миллиметра До сих пор исследовательская группа проверяла датчики, имплантируя их под кожу безволосых крыс. Эти сенсоры были настроены на обнаружение антибиотика канамицин, и могли делать это в течение нескольких месяцев без значительной потери производительности.

* Аптамер - олигонуклеотидные или пептидные молекулы, специфически связывающиеся с определёнными молекулами-мишенями.