Biohibrid bőrgraft: Fluoreszkáló ablak a belső egészségi állapot monitorozására

Biohibrid bőrgraft: Fluoreszkáló ablak a belső egészségi állapot monitorozására

A hordható egészségügyi eszközök, például az okosórák ma már mindennaposak, és lehetővé teszik a fiziológiai jelek folyamatos nyomon követését a bőr felszínén. A közelmúltban egy japán kutatócsoport kifejlesztett egy biohibrid megközelítést, amely a testen belül működik, és a mesterséges bőrt a belső biológiai állapotok látható indikátorává változtatja.

A Tokyo City Egyetem és a Tokiói Egyetem által vezetett közös kutatócsoport a RIKEN-nel és a Canon Medical Systems Co.-val együttműködve bemutatott egyélő szenzoros kijelző: mesterséges bőrgraft, amely reagál bizonyos biomarkerekre, mint pl.: B. gyulladás, fluoreszkál. BejelentveA természet kommunikációjaA rendszer a szervezet természetes bőrregenerálódását használja fel a biomarkerek hosszú távú monitorozásának támogatására, vizuális megjelenítést biztosít a beültetés utáni vérvétel nélkül, és lehetővé teszi az intuitív értékelést a megfigyelésen keresztül.

Több mint felületes

A belső biomarkerek – a gyulladást, stresszt vagy betegséget jelző fehérjék – monitorozása általában vérmintákra vagy külsőleg csatlakoztatott érzékelőkre támaszkodik, amelyek csak korlátozott ideig működnek.

"A hagyományos megközelítések gyakran invazívak, vagy csak pillanatfelvételeket adnak az időről" - mondta Hiroyuki Fujita, a Tokyo City Egyetem kiváló professzora (a Tokiói Egyetem professzor emeritusa). "Célunk egy olyan biológiailag integrált rendszer kutatása volt, amely lehetővé teszi a folyamatos észlelést és az intuitív értelmezést akár otthon is."

Ennek eléréséhez a kutatók epidermális őssejteket használtak, amelyek természetes módon táplálják és megújítják a bőrt egész életében. Azáltal, hogy ezeket a sejteket genetikailag úgy módosították, hogy reagáljanak a gyulladásos jelekre – konkrétan az NF-κB útvonal aktiválására – a csapat olyan bőrszövetet hozott létre, amely a gyulladásos jelekre válaszul növelte a zöld fluoreszcens fehérje (EGFP) expresszióját.

Ha az érzékelő a test része

Az egerekbe való átültetéskor a manipulált bőr átültetett és funkcionálisan integrálódott a gazdaszövetbe. Amikor gyulladást váltott ki, az átültetett terület zöld fluoreszcenciát bocsátott ki, és a belső molekuláris jeleket külső optikai jellé alakította.

Mivel az érzékelő élő epidermális őssejtekből áll, a bőr természetes sejtanyagcseréje tartja fenn.

A hagyományos eszközökkel ellentétben, amelyek áramforrást vagy rendszeres cserét igényelnek, ezt a rendszert biológiailag maga a szervezet tartja karban. Kísérleteink során az érzékelő funkcionalitása több mint 200 napig megmaradt, mivel a manipulált őssejtek folyamatosan regenerálták az epidermiszt.

Shoji Takeuchi professzor, Tokiói Egyetem

A látható, hosszú távú biomarker monitorozás felé

Ez a tanulmány a hosszú távú, biológiailag integrált érzékelés koncepciójának bizonyítékát mutatja be elemek, vezetékek vagy aktív felhasználói működés nélkül. Bár ez a munka a gyulladásos jelzésekre összpontosított, az alapul szolgáló stratégia adaptálható. A molekuláris célpontok módosításával hasonló módon megtervezett bőrkonstrukciók fejleszthetők ki, amelyek különböző fiziológiai vagy metabolikus jelekre reagálnak.

A kutatók megjegyzik, hogy ennek a technológiának az emberi egészségügyön túl is alkalmazhatók lehetnek, többek között az állatkutatásban és az állatgyógyászatban, ahol az egészségi állapot vizuális mutatói segíthetik a betegségek korai felismerését azoknál az állatoknál, amelyek nem képesek a tüneteket kommunikálni.

Bár ez a munka még korai preklinikai stádiumban van, biológiai alapú megközelítést kínál az élő szövetek és az érzékelési funkciók összekapcsolására, és elmossa a határvonalat a biológiai rendszerek és a technikai eszközök között.

Források: