Biohybrid Skin Graft: Et fluorescerende vindue til intern helbredsovervågning

Biohybrid Skin Graft: Et fluorescerende vindue til intern helbredsovervågning

Bærbare sundhedsenheder såsom smartwatches er nu almindelige og muliggør kontinuerlig overvågning af fysiologiske signaler på overfladen af ​​huden. For nylig udviklede et forskerhold i Japan en biohybrid tilgang, der virker inde i kroppen og gør kunstig hud til en synlig indikator for indre biologiske tilstande.

En fælles forskergruppe ledet af Tokyo City University og University of Tokyo, i samarbejde med RIKEN og Canon Medical Systems Co., har præsenteret enlevende sensor display: et kunstigt hudtransplantat, der reagerer på visse biomarkører, såsom: B. betændelse, fluorescerer. Rapporteret iNaturkommunikationSystemet udnytter kroppens naturlige hudregenerering til at understøtte langsigtet overvågning af biomarkører, giver visuel visning uden blodprøvetagning efter implantation og muliggør intuitiv vurdering gennem observation.

Mere end overfladisk

Overvågning af interne biomarkører - proteiner, der indikerer betændelse, stress eller sygdom - er typisk afhængig af blodprøver eller eksternt fastgjorte sensorer, der kun virker i begrænsede perioder.

"Konventionelle tilgange er ofte invasive eller giver kun øjebliksbilleder af tid," sagde den fremtrædende professor Hiroyuki Fujita fra Tokyo City University (professor emeritus fra University of Tokyo). "Vores mål var at forske i et biologisk integreret system, der muliggør kontinuerlig perception og intuitiv fortolkning selv derhjemme."

For at opnå dette brugte forskerne epidermale stamceller, som naturligt nærer og fornyer huden hele dens levetid. Ved at gensplejse disse celler til at reagere på inflammatoriske signaler - specifikt aktivering af NF-KB-vejen - skabte holdet hudvæv, der øgede ekspressionen af ​​grønt fluorescerende protein (EGFP) som reaktion på inflammatoriske signaler.

Hvis sensoren er en del af kroppen

Når den blev transplanteret i mus, blev den manipulerede hud transplanteret og funktionelt integreret i værtsvævet. Når inflammation blev induceret, udsendte det transplanterede område grøn fluorescens og konverterede interne molekylære signaler til et eksternt optisk signal.

Da sensoren består af levende epidermale stamceller, vedligeholdes den af ​​hudens naturlige cellestofskifte.

I modsætning til traditionelle enheder, der kræver strømkilder eller regelmæssig udskiftning, vedligeholdes dette system biologisk af kroppen selv. I vores eksperimenter blev sensorens funktionalitet opretholdt i over 200 dage, da de manipulerede stamceller kontinuerligt regenererede epidermis."

Professor Shoji Takeuchi, Tokyo Universitet

Mod synlig, langsigtet biomarkørovervågning

Denne undersøgelse demonstrerer et proof of concept for langsigtet, biologisk integreret sensing uden batterier, ledninger eller aktiv brugerbetjening. Selvom dette arbejde fokuserede på inflammatorisk signalering, er den underliggende strategi tilpasningsdygtig. Ved at modificere de molekylære mål kunne lignende konstruerede hudkonstruktioner udvikles, som reagerer på forskellige fysiologiske eller metaboliske signaler.

Forskerne bemærker, at denne teknologi kan have anvendelser ud over menneskers sundhedspleje, herunder inden for dyreforskning og veterinærmedicin, hvor visuelle indikatorer for sundhedstilstand kan hjælpe med tidlig påvisning af sygdom hos dyr, der ikke er i stand til at kommunikere symptomer.

Selvom dette arbejde stadig er på et tidligt præklinisk stadium, tilbyder det en biologisk baseret tilgang til at forbinde levende væv med sansefunktioner og udvisker grænsen mellem biologiske systemer og tekniske anordninger.

Kilder: