Biohibridni kožni transplantat: Fluorescentni prozor za praćenje unutarnjeg zdravlja

Biohibridni kožni transplantat: Fluorescentni prozor za praćenje unutarnjeg zdravlja

Nosivi zdravstveni uređaji poput pametnih satova sada su uobičajeni i omogućuju kontinuirano praćenje fizioloških signala na površini kože. Nedavno je istraživački tim u Japanu razvio biohibridni pristup koji djeluje unutar tijela, pretvarajući umjetnu kožu u vidljivi indikator unutarnjih bioloških stanja.

Zajednička istraživačka grupa koju predvode Sveučilište grada Tokija i Sveučilište u Tokiju, u suradnji s tvrtkama RIKEN i Canon Medical Systems Co., predstavila je jedanživi senzorski zaslon: umjetni transplantat kože koji reagira na određene biomarkere, kao što su: B. upala, fluorescira. Prijavljeno uKomunikacija s prirodomSustav koristi prirodnu tjelesnu regeneraciju kože kako bi podržao dugoročno praćenje biomarkera, pruža vizualni prikaz bez uzorkovanja krvi nakon implantacije i omogućuje intuitivnu procjenu kroz promatranje.

Više nego površno

Praćenje unutarnjih biomarkera – proteina koji ukazuju na upalu, stres ili bolest – obično se oslanja na uzorke krvi ili vanjske senzore koji rade samo u ograničenim vremenskim razdobljima.

"Konvencionalni pristupi često su invazivni ili daju samo snimke vremena", rekao je uvaženi profesor Hiroyuki Fujita sa Sveučilišta Tokyo City (profesor emeritus Sveučilišta u Tokiju). "Naš je cilj bio istražiti biološki integrirani sustav koji omogućuje kontinuiranu percepciju i intuitivno tumačenje čak i kod kuće."

Kako bi to postigli, istraživači su koristili epidermalne matične stanice, koje prirodno hrane i obnavljaju kožu tijekom njezina života. Genetičkim inženjeringom ovih stanica da reagiraju na upalne signale—točnije, aktivaciju NF-κB puta—tim je stvorio tkivo kože koje je povećalo ekspresiju zelenog fluorescentnog proteina (EGFP) kao odgovor na upalne signale.

Ako je senzor dio tijela

Kada je presađena u miševe, manipulirana koža presađena je i funkcionalno integrirana u tkivo domaćina. Kada je inducirana upala, transplantirano područje emitiralo je zelenu fluorescenciju i pretvaralo unutarnje molekularne signale u vanjski optički signal.

Budući da se senzor sastoji od živih epidermalnih matičnih stanica, održava ga prirodni metabolizam stanica kože.

Za razliku od tradicionalnih uređaja koji zahtijevaju izvore energije ili redovitu zamjenu, ovaj sustav biološki održava samo tijelo. U našim eksperimentima, funkcionalnost senzora održavala se preko 200 dana jer su manipulirane matične stanice kontinuirano regenerirale epidermu.”

Profesor Shoji Takeuchi, Sveučilište u Tokiju

Prema vidljivom, dugoročnom praćenju biomarkera

Ova studija pokazuje dokaz koncepta za dugoročno, biološki integrirano očitavanje bez baterija, ožičenja ili aktivnog korisničkog rada. Iako je ovaj rad usmjeren na upalnu signalizaciju, temeljna strategija je prilagodljiva. Modificiranjem molekularnih ciljeva mogu se razviti slično konstruirani konstrukti kože koji reagiraju na različite fiziološke ili metaboličke signale.

Istraživači napominju da bi ova tehnologija mogla imati primjenu izvan zdravstvene zaštite ljudi, uključujući istraživanja na životinjama i veterinarsku medicinu, gdje vizualni pokazatelji zdravstvenog statusa mogu pomoći u ranom otkrivanju bolesti kod životinja koje ne mogu prenijeti simptome.

Iako je ovaj rad još uvijek u ranoj pretkliničkoj fazi, nudi biološki utemeljen pristup povezivanju živih tkiva s funkcijama osjeta i briše granicu između bioloških sustava i tehničkih uređaja.

Izvori: