Имплантируемый датчик с генномодифицированными бактериями для беспроводного отслеживания молекул

Ученые из Турции разработали имплантируемый биосенсор нового поколения, использующий генетически модифицированные E. coli для мониторинга на молекулярном уровне внутри организма. Устройство работает автономно, без проводов и не требует внешних источников питания.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, представлены имплантируемые сенсоры, которые преобразуют клеточную активность инженерных бактериальных клеток в измеримый электромагнитный сигнал.

Принцип работы

• Исследователи запрограммировали модифицированные бактерии производить специфические белки (цитохром c-созревания, Ccm) при обнаружении целевой молекулы.
• Эти белки увеличивали скорость переноса электронов в окружающей электрохимической системе, инициируя контролируемую деградацию антенны из магниевой фольги.
• По мере эрозии магниевой антенны ее форма и размер изменялись со временем, что напрямую влияло на ее резонансную частоту.
• Внешний приемник отслеживал эти сдвиги частоты и преобразовывал их в детектируемый электромагнитный сигнал.

Значение технологии

• Большинство современных имплантируемых устройств (например, глюкометры) измеряют электрические изменения в тканях, а не обнаруживают целевые молекулы напрямую.
• Новая система использует естественную способность живых клеток к детекции молекул, перепрограммированную методами синтетической биологии.
• Антенна из магния биосовместима и со временем растворяется в организме.
• Команда продемонстрировала молекулярное зондирование на глубине 25 мм в фантомной ткани, имитирующей мышцы и повторяющей электрические свойства реальной человеческой ткани.

Применение этого подхода к различным типам биоинженерных клеток и молекулярным мишеням может революционизировать мониторинг прогрессирования заболеваний в реальном времени, устраняя необходимость в повторных биопсиях или инвазивном заборе проб.