Grefa de piele biohibridă: o fereastră fluorescentă pentru monitorizarea sănătății interne

Grefa de piele biohibridă: o fereastră fluorescentă pentru monitorizarea sănătății interne

Dispozitivele de sănătate purtabile, cum ar fi ceasurile inteligente, sunt acum obișnuite și permit monitorizarea continuă a semnalelor fiziologice de pe suprafața pielii. Recent, o echipă de cercetare din Japonia a dezvoltat o abordare biohibridă care funcționează în interiorul corpului, transformând pielea artificială într-un indicator vizibil al stărilor biologice interne.

Un grup de cercetare comun condus de Tokyo City University și Universitatea din Tokyo, în colaborare cu RIKEN și Canon Medical Systems Co., a prezentat unulafișaj cu senzor de viață: o grefă de piele artificială care răspunde la anumiți biomarkeri, precum: B. inflamație, fluoresce. Raportat înComunicarea naturiiSistemul utilizează regenerarea naturală a pielii a organismului pentru a sprijini monitorizarea pe termen lung a biomarkerilor, oferă afișare vizuală fără prelevarea de probe de sânge după implantare și permite evaluarea intuitivă prin observare.

Mai mult decât superficial

Monitorizarea biomarkerilor interni – proteine ​​care indică inflamație, stres sau boală – se bazează de obicei pe probe de sânge sau senzori atașați extern care funcționează doar pentru perioade limitate de timp.

„Abordările convenționale sunt adesea invazive sau oferă doar instantanee ale timpului”, a spus profesorul distins Hiroyuki Fujita de la Tokyo City University (profesor emerit al Universității din Tokyo). „Scopul nostru a fost să cercetăm un sistem integrat biologic care să permită percepția continuă și interpretarea intuitivă chiar și acasă.”

Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au folosit celule stem epidermice, care hrănesc și reînnoiesc pielea în mod natural pe tot parcursul vieții. Prin modificarea genetică a acestor celule pentru a răspunde la semnalele inflamatorii - în special, activarea căii NF-κB - echipa a creat țesut cutanat care a crescut expresia proteinei fluorescente verzi (EGFP) ca răspuns la semnalele inflamatorii.

Dacă senzorul face parte din corp

Când a fost transplantată la șoareci, pielea manipulată a fost grefată și integrată funcțional în țesutul gazdă. Când a fost indusă inflamația, zona transplantată a emis fluorescență verde și a convertit semnalele moleculare interne într-un semnal optic extern.

Deoarece senzorul constă din celule stem epidermice vii, este menținut de metabolismul celular natural al pielii.

Spre deosebire de dispozitivele tradiționale care necesită surse de alimentare sau înlocuire regulată, acest sistem este întreținut biologic de organismul însuși. În experimentele noastre, funcționalitatea senzorului a fost menținută timp de peste 200 de zile, pe măsură ce celulele stem manipulate au regenerat continuu epiderma.”

Profesorul Shoji Takeuchi, Universitatea din Tokyo

Către monitorizarea vizibilă, pe termen lung a biomarkerilor

Acest studiu demonstrează o dovadă a conceptului pentru detectarea pe termen lung, integrată biologic, fără baterii, cabluri sau operare activă a utilizatorului. Deși această lucrare s-a concentrat pe semnalizarea inflamatorie, strategia de bază este adaptabilă. Prin modificarea țintelor moleculare, ar putea fi dezvoltate construcții ale pielii proiectate în mod similar care să răspundă la diferite semnale fiziologice sau metabolice.

Cercetătorii observă că această tehnologie ar putea avea aplicații dincolo de îngrijirea sănătății umane, inclusiv în cercetarea animalelor și medicina veterinară, unde indicatorii vizuali ai stării de sănătate pot ajuta la detectarea precoce a bolilor la animalele care nu sunt capabile să comunice simptomele.

Deși această lucrare este încă într-un stadiu preclinic incipient, oferă o abordare bazată pe biologic pentru a lega țesuturile vii cu funcțiile de detectare și estompează linia dintre sistemele biologice și dispozitivele tehnice.

Surse: