"Татуировка", которая показывает содержание кислорода в крови

Американские ученые создали материал на основе шелка, который можно поместить под кожу и который под лампой светится ярче или тусклее при воздействии различных уровней кислорода в крови.

Это что-то вроде татуировки, которая потенциально может быть функциональной - сообщать, сколько кислорода вы потребляете при физических нагрузках, измерять уровень глюкозы в крови в любое время суток, отслеживать уровень нескольких различных компонентов крови или воздействие токсинов окружающей среды.

Информация о новом исследовании была опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Новый сенсор, который в настоящее время предназначен только для определения уровня кислорода, состоит из геля, сформированного из белковых компонентов шелка, называемых фиброином. Белки фиброина шелка обладают уникальными свойствами, которые делают их особенно совместимыми в качестве материала для имплантации.

Когда они собираются в гель или пленку, их можно скомпоновать, создавая структуру, которая сохраняется под кожей от нескольких недель до более года. Когда шелк разрушается, он совместим с организмом и вряд ли вызовет иммунную реакцию.

"Шелк обладает удивительным сочетанием многих замечательных свойств, - говорит Дэвид Каплан, профессор инженерного факультета университета Тафтса. - Он не только биосовместим, но и может содержать добавки, обладающие сенсорными возможностями, обнаруживая молекулы в окружающей среде. Датчик кислорода является доказательством концепции целого ряда датчиков, которые мы можем создать".

Для создания датчика уровня кислорода исследователи использовали добавку под названием PdBMAP, которая светится под воздействием света определенной длины волны. Интенсивность и продолжительность этого свечения пропорциональны уровню кислорода в окружающей среде.

Шелковый гель проницаем для окружающих его жидкостей, поэтому PdBMAP "видит" тот же уровень кислорода, что и в окружающей крови. PdBMAP также полезен тем, что он фосфоресцирует под воздействием света, который может проникать через кожу. Другие кандидаты в сенсоры могут реагировать только на длину волны света, которая не может проникнуть через кожу.

Исследователи при измерениях больше полагаются на "продолжительность" действия компонента фосфоресценции для количественной оценки уровня кислорода, поскольку интенсивность свечения может меняться в зависимости от глубины и размера имплантата, цвета кожи и других факторов. Продолжительность свечения уменьшается по мере увеличения уровня кислорода. В экспериментах имплантированный датчик определял уровень кислорода в животных моделях в режиме реального времени и точно отслеживал высокий, низкий и нормальный уровень кислорода.