• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
383
Имплантируемые биодатчики на основе нанотрубок – уже реальность!
Химия

Имплантируемые биодатчики на основе нанотрубок – уже реальность!

Недавно на заседании Американского химического общества ученые из Массачусетского технологического института доложили о разработанных ими крошечных устройствах на основе химически модифицированных углеродных нанотрубок, способных распознавать различные биологически активные молекулы. Предварительные эксперименты на лабораторных животных свидетельствуют, что новые биодатчики безопасны при введении в кровоток или имплантации под кожу.

Одна из проблем современной медицины – создание биодатчиков, которые можно имплантировать пациенту на длительный срок (например, больным сахарным диабетом для контроля уровня инсулина), осложняется тем, что наш организм стремится защитить себя от инородных тел. В результате реакции иммунной системы такой имплантированный датчик либо инкапсулируется (обрастает рубцовой тканью), либо разрушается. Однако специально модифицированные углеродные трубки не подвергаются атаке иммунной системы, поэтому могут длительное время находится в организме, а датчики, сконструированные на их основе, – передавать сигнал о концентрации того или иного вещества. Безопасную циркуляцию подобных устройств в кровеносной системе обеспечивает обработка углеродных трубок полимером полиэтиленгликолем, который предотвращает их слипание и тромбирование сосудов.

Датчик, предназначенный для распознавания концентрации биологических молекул в живых организмах, должен состоять, как минимум, из модуля распознавания, обеспечивающего выборочное взаимодействие с анализируемым веществом, а также модуля, который «переводит» это событие в определенный сигнал, который можно зарегистрировать. В данном случае таким сигналом служит уровень флуоресценции нанотрубок: при оптическом возбуждении (попадании света) датчика нанотрубки демонстрируют разный уровень флюоресценции в зависимости от того, связалась она с целевой молекулой, или нет.

На сегодняшний день уже разработан и испытан на лабораторных мышах биодатчик для определения концентрации белка фибриногена, изменения концентрации которого могут указывать на нарушения в системе свертывания крови, заболевания печени или сердечно-сосудистой системы.

Еще один вариант биодатчика способен определять уровень оксида азота (NO), который меняется при развитии воспалительного, а также онкологического процесса. В эксперименте на мышах такие датчики уже успешно проработали свыше 400 дней, не вызывая ни воспаления, ни проблем с легкими (введенные в кровоток животных, датчики успешно проходили даже через мелкие легочные капилляры). Дальнейшие работы направлены на создание биодатчиков для определения полноты удаления опухолевой ткани при оперативных вмешательствах.

Еще один датчик, сконструированный с использованием биосовместимого гидрогеля, предназначен для имплантации в слой подкожно-жировой клетчатки с целью мониторинга концентрации инсулина в режиме реального времени. На коже над таким биодатчиком предполагается помещать маленькое многофункциональное беспроводное устройство. Оно будет, во-первых, обеспечивать оптическое возбуждение датчика; во-вторых, собирать с него информацию об интенсивности флюоресценции (т.е. фактически, концентрации инсулина); в-третьих, передавать данные сразу на мобильный телефон!

Возможно, на этой основе в будущем будет разработано устройство с управлением по принципу обратной связи, которое позволит автоматически вводить инсулин в случае необходимости. Хотя для этого сначала нужно получить больше данных по динамике распределения инсулина в разных тканях – и новый датчик очень пригодится в этих исследованиях.

По: http://www.nature.com

Фото Oregon State University https://www.flickr.com

Авторские права https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/

Был изменен размер картинки

Подготовила Мария Перепечаева

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments