Підшкірний нанодатчик 07.11.2013

Оксид азоту (NO) - одне з найважливіших молекул живих клітинах. Вона відповідає за доставку сигналів усередині клітини та між клітинами, координує роботу імунної системи. Багато ракових клітинах рівень оксиду азоту відрізняється від норми, проте вчені точно не знають механізмів функціонування цього газу. Так, за їхніми словами, роль оксиду азоту у прогресуванні раку дуже суперечлива, і вченим потрібні нові інструменти для розуміння процесу.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили новий інструмент для вимірювання рівня оксиду азоту в тілі як реального часу. Сконструйований інженерами сенсор можна імплантувати в тіло (під шкіру) терміном більше року і контролювати процес запалення - той процес, під час якого проводиться NO.

Дана робота - перший доказ того, що наносенсор можна використовувати прямо в тілі протягом тривалого періоду часу. Сенсори, виготовлені з вуглецевих нанотрубок, передбачається застосовувати, зокрема, виявлення інших молекул, наприклад, глюкози. Вже зараз команда дослідників працює над датчиком для діабетиків – він стежитиме за рівнем цукру та інсуліну без необхідності брати проби крові.

Вуглецеві нанотрубки в один нанометр завтовшки вчені вважають перспективними виготовлення сенсорів. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту нещодавно розробили сенсори на основі вуглецевих трубок для різних молекул, у тому числі перекису водню та зарину. Такі датчики використовують флуоресценцію вуглецевих нанотрубок: коли нанотрубка з'єднується з конкретною молекулою вона світиться яскравішим або тьмянішим світлом.

У новій роботі дослідники модифікували нанотрубку для створення різних типів датчиків: один для введення в кровотік для короткострокового моніторингу, а інший - для довгострокової імплантації під шкіру.

Для кращої роботи сенсора вчені використовували біосумісний полімер (поліетиленгліколь), який запобігає злипанню частинок у кровотоку. Досвід на мишах показав, що в цьому випадку частинки можуть проходити через легені та серце, не завдаючи жодної шкоди. Більшість частинок накопичується у печінці, де вони використовуються для моніторингу рівня NO. При цьому дослідники зазначають, що досі вони вивчали лише печінку, але тепер бачать, що частки залишаються у крові. Це означає, що можна вивчати різні ділянки тіла за допомогою наночастинок.

Сенсор для тривалого перебування в організмі складається з нанотрубок, вбудованих у гель з альгінату (полімеру, що отримується з водоростей). Після імплантації під шкіру мишей гель залишався дома і функціонував протягом 400 днів. Але дослідники припускають, що термін роботи сенсора можна продовжити. У майбутньому такий сенсор буде корисним для контролю раку або інших запальних захворювань, виявлення імунних реакцій у пацієнтів зі штучним стегном або іншими імплантованими пристроями.

Наразі вчені працюють над адаптацією даної технології для виявлення глюкози. Передбачається, що нанотрубки прийдуть на зміну електрохімічним датчикам вимірювання рівня цукру в крові, які працюють недовго, до того ж підвищують ризик розвитку інфекції через проникнення електрода під шкіру. Але новий сенсор визначатиме рівень цукру в режимі реального часу, а підключена до нього інсулінова помпа подаватиме гормон у потрібній кількості.