الكسب غير المشروع للجلد الحيوي: نافذة الفلورسنت لرصد الصحة الداخلية

الكسب غير المشروع للجلد الحيوي: نافذة الفلورسنت لرصد الصحة الداخلية

أصبحت الأجهزة الصحية القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية شائعة الآن وتتيح المراقبة المستمرة للإشارات الفسيولوجية على سطح الجلد. ومؤخرًا، قام فريق بحث في اليابان بتطوير نهج هجين حيوي يعمل داخل الجسم، مما يحول الجلد الاصطناعي إلى مؤشر مرئي للحالات البيولوجية الداخلية.

قامت مجموعة بحثية مشتركة بقيادة جامعة مدينة طوكيو وجامعة طوكيو، بالتعاون مع RIKEN وشركة Canon Medical Systems، بتقديم واحدةعرض الاستشعار الحي: طعم جلدي صناعي يستجيب لبعض المؤشرات الحيوية، مثل: التهاب ب، التألق. ذكرت فيالتواصل مع الطبيعةيستخدم النظام تجديد جلد الجسم الطبيعي لدعم مراقبة المؤشرات الحيوية على المدى الطويل، ويوفر عرضًا مرئيًا دون أخذ عينات من الدم بعد الزرع، ويتيح التقييم البديهي من خلال المراقبة.

أكثر من سطحية

تعتمد مراقبة المؤشرات الحيوية الداخلية - البروتينات التي تشير إلى الالتهاب أو الإجهاد أو المرض - عادةً على عينات الدم أو أجهزة الاستشعار المتصلة خارجيًا والتي تعمل فقط لفترات زمنية محدودة.

قال البروفيسور المتميز هيرويوكي فوجيتا من جامعة مدينة طوكيو (الأستاذ الفخري بجامعة طوكيو): "إن الأساليب التقليدية غالبًا ما تكون عدوانية أو توفر فقط لقطات من الوقت". "كان هدفنا هو البحث عن نظام متكامل بيولوجيًا يتيح الإدراك المستمر والتفسير البديهي حتى في المنزل."

ولتحقيق ذلك، استخدم الباحثون الخلايا الجذعية للبشرة، التي تغذي البشرة وتجددها بشكل طبيعي طوال حياتها. من خلال هندسة هذه الخلايا وراثيًا للاستجابة للإشارات الالتهابية - على وجه التحديد، تنشيط مسار NF-κB - أنشأ الفريق أنسجة جلدية تزيد من التعبير عن بروتين الفلورسنت الأخضر (EGFP) استجابةً للإشارات الالتهابية.

إذا كان المستشعر جزءًا من الجسم

عند زرعها في الفئران، يتم تطعيم الجلد المعالج ودمجه وظيفيًا في الأنسجة المضيفة. عندما يحدث الالتهاب، تنبعث المنطقة المزروعة من الفلورسنت الأخضر وتحول الإشارات الجزيئية الداخلية إلى إشارة بصرية خارجية.

وبما أن المستشعر يتكون من خلايا جذعية حية للبشرة، فإنه يتم الحفاظ عليه من خلال عملية التمثيل الغذائي للخلايا الطبيعية في الجلد.

على عكس الأجهزة التقليدية التي تتطلب مصادر طاقة أو استبدالًا منتظمًا، يتم الحفاظ على هذا النظام بيولوجيًا بواسطة الجسم نفسه. وفي تجاربنا، تم الحفاظ على وظائف المستشعر لأكثر من 200 يوم حيث قامت الخلايا الجذعية التي تم التلاعب بها بتجديد البشرة بشكل مستمر.

البروفيسور شوجي تاكيوتشي، جامعة طوكيو

نحو مراقبة واضحة للعلامات الحيوية على المدى الطويل

توضح هذه الدراسة دليلاً على مفهوم الاستشعار المتكامل بيولوجيًا طويل المدى بدون بطاريات أو أسلاك أو تشغيل مستخدم نشط. وعلى الرغم من أن هذا العمل ركز على الإشارات الالتهابية، إلا أن الاستراتيجية الأساسية قابلة للتكيف. ومن خلال تعديل الأهداف الجزيئية، يمكن تطوير بنيات جلدية هندسية مماثلة تستجيب للإشارات الفسيولوجية أو الأيضية المختلفة.

ويشير الباحثون إلى أن هذه التكنولوجيا يمكن أن يكون لها تطبيقات تتجاوز الرعاية الصحية البشرية، بما في ذلك البحوث الحيوانية والطب البيطري، حيث يمكن للمؤشرات البصرية للحالة الصحية أن تساعد في الكشف المبكر عن المرض في الحيوانات غير القادرة على إيصال الأعراض.

على الرغم من أن هذا العمل لا يزال في مرحلة ما قبل السريرية المبكرة، إلا أنه يقدم نهجًا بيولوجيًا لربط الأنسجة الحية بوظائف الاستشعار ويطمس الخط الفاصل بين الأنظمة البيولوجية والأجهزة التقنية.

مصادر: