Biohübriidne nahasiire: fluorestseeruv aken sisemise tervise jälgimiseks

Biohübriidne nahasiire: fluorestseeruv aken sisemise tervise jälgimiseks

Kantavad terviseseadmed, nagu nutikellad, on nüüdseks igapäevased ja võimaldavad pidevalt jälgida füsioloogilisi signaale naha pinnal. Hiljuti töötas Jaapani uurimisrühm välja biohübriidse lähenemisviisi, mis toimib keha sees, muutes kunstnaha sisemiste bioloogiliste seisundite nähtavaks indikaatoriks.

Tokyo City ülikooli ja Tokyo ülikooli juhitud ühine uurimisrühm koostöös RIKENi ja Canon Medical Systems Co.-ga on esitanud üheelava sensori ekraan: kunstlik nahasiire, mis reageerib teatud biomarkeritele, näiteks: B. põletik, fluorestseerumine. Teatatud aastalLoodussuhtlusSüsteem kasutab keha loomulikku naha taastumist, et toetada biomarkerite pikaajalist jälgimist, pakub visuaalset kuva ilma implantatsioonijärgse vereproovita ja võimaldab vaatluse kaudu intuitiivset hindamist.

Rohkem kui pealiskaudne

Sisemiste biomarkerite – põletikule, stressile või haigusele viitavate valkude – jälgimine tugineb tavaliselt vereproovidele või väliselt kinnitatud anduritele, mis töötavad vaid piiratud aja jooksul.

"Traditsioonilised lähenemisviisid on sageli invasiivsed või annavad ainult ajapilte, " ütles Tokyo linnaülikooli austatud professor Hiroyuki Fujita (Tokyo ülikooli emeriitprofessor). "Meie eesmärk oli uurida bioloogiliselt integreeritud süsteemi, mis võimaldab pidevat tajumist ja intuitiivset tõlgendamist isegi kodus."

Selle saavutamiseks kasutasid teadlased epidermise tüvirakke, mis loomulikult toidavad ja uuendavad nahka kogu selle eluea jooksul. Nende rakkude geneetilise konstrueerimisega, et reageerida põletikulistele signaalidele – täpsemalt NF-κB raja aktiveerimisele –, lõi meeskond nahakoe, mis suurendas rohelise fluorestseeruva valgu (EGFP) ekspressiooni vastuseks põletikulistele signaalidele.

Kui andur on kehaosa

Hiirtele siirdamisel siirdati manipuleeritud nahk ja integreerus see funktsionaalselt peremeeskoesse. Põletiku esilekutsumisel kiirgas siirdatud piirkond rohelist fluorestsentsi ja muutis sisemised molekulaarsed signaalid väliseks optiliseks signaaliks.

Kuna sensor koosneb elavatest epidermise tüvirakkudest, siis hoiab seda ülal naha loomulik rakkude ainevahetus.

Erinevalt traditsioonilistest seadmetest, mis nõuavad toiteallikat või regulaarset väljavahetamist, hooldab seda süsteemi bioloogiliselt keha ise. Meie katsetes säilitati anduri funktsionaalsus üle 200 päeva, kuna manipuleeritud tüvirakud regenereerisid pidevalt epidermist.

Professor Shoji Takeuchi, Tokyo ülikool

Nähtava, pikaajalise biomarkeri jälgimise suunas

See uuring demonstreerib kontseptsiooni tõestust pikaajalise, bioloogiliselt integreeritud anduri jaoks ilma patareide, juhtmestiku või aktiivse kasutaja tegevuseta. Kuigi see töö keskendus põletikulisele signaalimisele, on selle aluseks olev strateegia kohandatav. Molekulaarsete sihtmärkide muutmisega saab välja töötada sarnaselt konstrueeritud nahakonstruktsioonid, mis reageerivad erinevatele füsioloogilistele või metaboolsetele signaalidele.

Teadlased märgivad, et sellel tehnoloogial võib olla rakendusi väljaspool inimeste tervishoiu, sealhulgas loomuuringutes ja veterinaarmeditsiinis, kus tervisliku seisundi visuaalsed näitajad võivad aidata varakult tuvastada haigusi loomadel, kes ei suuda sümptomeid edastada.

Kuigi see töö on veel varajases prekliinilises staadiumis, pakub see bioloogiliselt põhinevat lähenemisviisi eluskudede sidumiseks sensoorsete funktsioonidega ning hägustab piiri bioloogiliste süsteemide ja tehniliste seadmete vahel.

Allikad: