Татуировка из золотых наночастиц совершает революцию в медицинской диагностике

Ученые из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU) разработали новый тип имплантируемого сенсора, который может находиться в теле несколько месяцев. Он решает ключевые проблемы существующих технологий: отторжение иммунной системой и нестабильность сигнала.

Принцип работы сенсора

Сенсор основан на цветостабильных золотых наночастицах, которые действуют как оптические антенны: они сильно поглощают и рассеивают свет. Их цвет меняется в ответ на изменения в окружающей среде.

• Частицы модифицированы рецепторами для специфических молекул (например, лекарств).
• Они внедрены в пористый гидрогель, имитирующий по консистенции ткань.
• После имплантации под кожу в поры врастают кровеносные сосуды и клетки, что обеспечивает интеграцию и предотвращает отторжение.

"Наш сенсор похож на невидимую татуировку, не больше монетки и тоньше одного миллиметра", — говорит профессор Карстен Зённихсен, руководитель группы.

Результаты исследования

В исследовании, опубликованном в Nano Letters, сенсоры имплантировали под кожу безволосым крысам.

• Изменение цвета сенсора отслеживали после введения различных доз антибиотика.
• Молекулы препарата, попадая в сенсор с кровотоком, связывались с рецепторами на поверхности наночастиц, вызывая зависящее от концентрации изменение цвета.
• Сенсор сохранял механическую и оптическую стабильность в течение нескольких месяцев.

"Золотые наночастицы не выцветают со временем и сохраняют цвет постоянно. Их можно легко покрыть различными рецепторами, что делает их идеальной платформой для имплантируемых сенсоров", — поясняет первый автор работы доктор Катарина Кефер.

Перспективы

Новая концепция универсальна и может значительно продлить срок службы имплантируемых сенсоров. В будущем такие сенсоры на основе золотых наночастиц могут использоваться для:

• Мониторинга концентраций биомаркеров или лекарств в организме.
• Применения в разработке лекарств, медицинских исследованиях и персонализированной медицине (например, при лечении хронических заболеваний).

Разработка стала результатом многолетнего междисциплинарного сотрудничества, начатого профессором Зённихсеном в 2004 году и реализованного совместно с докторами Тисом Шрёдером и Катариной Кефер.