Biohibridni kožni presadek: Fluorescentno okno za spremljanje notranjega zdravja

Biohibridni kožni presadek: Fluorescentno okno za spremljanje notranjega zdravja

Nosljive zdravstvene naprave, kot so pametne ure, so zdaj običajne in omogočajo stalno spremljanje fizioloških signalov na površini kože. Pred kratkim je raziskovalna skupina na Japonskem razvila biohibridni pristop, ki deluje znotraj telesa in spreminja umetno kožo v viden indikator notranjih bioloških stanj.

Skupna raziskovalna skupina pod vodstvom Tokijske mestne univerze in Univerze v Tokiu je v sodelovanju z RIKEN in Canon Medical Systems Co.živi senzorski zaslon: umetni kožni presadek, ki se odziva na določene biomarkerje, kot so: B. vnetje, fluorescira. Prijavljeno vKomunikacija v naraviSistem uporablja naravno regeneracijo kože v telesu za podporo dolgotrajnemu spremljanju biomarkerjev, zagotavlja vizualni prikaz brez vzorčenja krvi po implantaciji in omogoča intuitivno oceno z opazovanjem.

Več kot površno

Spremljanje notranjih biomarkerjev – beljakovin, ki kažejo na vnetje, stres ali bolezen – se običajno zanaša na vzorce krvi ali zunanje pritrjene senzorje, ki delujejo le v omejenem časovnem obdobju.

"Konvencionalni pristopi so pogosto invazivni ali zagotavljajo samo posnetke časa," je dejal ugledni profesor Hiroyuki Fujita z univerze v Tokiu (zaslužni profesor Univerze v Tokiu). "Naš cilj je bil raziskati biološko integriran sistem, ki omogoča neprekinjeno zaznavanje in intuitivno interpretacijo tudi doma."

Da bi to dosegli, so raziskovalci uporabili epidermalne matične celice, ki naravno hranijo in obnavljajo kožo skozi vse življenje. Z genskim inženiringom teh celic, da se odzovejo na vnetne signale – natančneje aktivacijo poti NF-κB – je ekipa ustvarila kožno tkivo, ki je povečalo izražanje zelenega fluorescenčnega proteina (EGFP) kot odgovor na vnetne signale.

Če je senzor del telesa

Pri presaditvi v miši se je manipulirana koža cepila in funkcionalno integrirala v tkivo gostitelja. Ko je bilo inducirano vnetje, je presajeno območje oddajalo zeleno fluorescenco in pretvorilo notranje molekularne signale v zunanji optični signal.

Ker je senzor sestavljen iz živih epidermalnih izvornih celic, ga vzdržuje naravni celični metabolizem kože.

Za razliko od tradicionalnih naprav, ki zahtevajo vire energije ali redno menjavo, ta sistem biološko vzdržuje telo samo. V naših poskusih je bila funkcionalnost senzorja ohranjena več kot 200 dni, saj so manipulirane izvorne celice nenehno regenerirale povrhnjico.

Profesor Shoji Takeuchi, Univerza v Tokiu

K vidnemu, dolgoročnemu spremljanju biomarkerjev

Ta študija prikazuje dokaz koncepta za dolgoročno, biološko integrirano zaznavanje brez baterij, ožičenja ali aktivnega delovanja uporabnika. Čeprav se je to delo osredotočilo na vnetno signalizacijo, je osnovna strategija prilagodljiva. S spreminjanjem molekularnih tarč bi lahko razvili podobno oblikovane konstrukte kože, ki se odzivajo na različne fiziološke ali presnovne signale.

Raziskovalci ugotavljajo, da bi se ta tehnologija lahko uporabljala zunaj zdravstvenega varstva ljudi, vključno z raziskavami na živalih in veterinarsko medicino, kjer lahko vizualni indikatorji zdravstvenega stanja pomagajo pri zgodnjem odkrivanju bolezni pri živalih, ki ne morejo sporočiti simptomov.

Čeprav je to delo še vedno v zgodnji predklinični fazi, ponuja biološko zasnovan pristop k povezovanju živih tkiv z zaznavnimi funkcijami in briše mejo med biološkimi sistemi in tehničnimi napravami.

Viri: