Имплантируемые сенсоры могут осуществлять в организме мониторинг рака и диабета

Имплантируемые сенсоры могут осуществлять в организме мониторинг рака и диабета

Новое исследование показывает, как имплантируемый под кожу более чем на год датчик может контролировать воспаление и фиксировать оксид азота - молекулы, уровень которых нарушен при некоторых видах рака.

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) говорят, что изготовленные из углеродных нанотрубок датчики можно модифицировать, и это позволит обнаруживать другие молекулы, такие как глюкоза, которая могла бы помочь при мониторинге пациентов с сахарным диабетом.

Известно, что оксид азота (NO) представляет собой заметную сигнальную молекулу в составе живых клеток. Она переносит сообщения между мозгом и функциональными органами иммунной системы организма. В ряде злокачественных клеток уровни NO нарушены, однако исследователи отмечают, что лежащие в основе этого нарушения механизмы пока не выявлены.

Для лучшего понимания этого процесса профессор Майкл Страно и Николь Айверсон из MIT создали датчики из нанотрубок. Они представляют собой полые цилиндры толщиной в один нанометр, сделанные из углерода.

Исследователи ранее уже создавали датчики на основе нанотрубок из других молекул, таких как оксид водород. Углеродные нанотрубки обладают естественной флуоресценцией, и когда молекулы подсоединяются к своей цели, степень их свечения меняется.

Другие работы этих же специалистов продемонстрировали, что углеродные нанотрубки обладают способностью обнаруживать NO, когда трубки заключены внутри ДНК, которая имеет определенную последовательность. Но в данном случае учёные адаптировали нанотрубки для разработки двух отдельных датчиков.

«Функционирующий» датчик на 400 дней

Первый датчик может быть введён в кровоток, что позволяет осуществлять краткосрочный мониторинг. К датчику был прикреплён полиэтиленгликоль (ПЭГ) для того, чтобы сделать возможной его инъекцию. ПЭГ не даёт слипаться частицам в кровотоке.

При тестировании этого датчика на мышах он смог пройти через лёгкие и сердце и остановиться в печени, не причинив ущерба организму на пути своего следования. Добравшись до печени, он получил возможность вести мониторинг NO.

Другой датчик встроен в гель с возможностью долгосрочной имплантации под кожу. Гель создан из альгината – молекулы, обнаруженной в водорослях. Когда исследователи установили этот датчик мышам, они обнаружили, что он может функционировать в течение 400 дней, оставаясь на своём месте. Они уверены, что реальный срок его возможной работы ещё больше.

Исследователи отмечают, что подкожный датчик может быть полезен при мониторинге рака или других болезней, которые вызывают воспаление. Кроме того, датчик может быть в состоянии зафиксировать иммунные реакции у пациентов с искусственными бёдрами или другими имплантированными устройствами.

Когда оба датчика находятся в организме, исследователи способны производить «ближний инфракрасный» флуоресцентный сигнал, воздействуя на них лазером. Эта информация затем передается к прибору, который способен определить разницу между нанотрубками и другими областями, которые могут флуоресцировать.

Комментируя эти результаты, профессор Страно говорит: «Оксид азота играет противоречивую роль в прогрессировании рака и нам нужны новые инструменты для того, чтобы лучше понять её. Наша работа предлагает очередной инструмент измерения этой важной молекулы, а также других, в режиме реального времени непосредственно внутри организма».

Потенциал для мониторинга глюкозы в реальном времени

Исследователи говорят, что теперь они рассматривают возможность видоизменения датчиков для обнаружения ими глюкозы. Осуществлено это будет путём упаковывания нанотрубок в различные типы молекул. Датчики будут вести мониторинг глюкозы в режиме реального времени и подключаться к инсулиновой помпе, которая в случае необходимости доставляет инсулин в организм пациента.

Если датчики окажутся эффективными при обнаружении глюкозы, это устранит необходимость брать у диабетиков образцы крови, что является методом обнаружения глюкозы, используемым в настоящее время.

Полезная статья? Поделитесь с друзьями из соцсетей!

Возврат к списку


 
Яндекс цитирования
Импланты зубов в медицинском центре Дали