211service.com
Glukosövervakande tatueringen
Det är en modern medicinsk twist på en gammal konst. Forskare vid Draper Laboratory i Cambridge, MA, utvecklar en nanosensor som kan injiceras i huden, ungefär som tatueringsfärg, för att övervaka en individs blodsockernivå. När glukosnivån ökar, skulle tatueringen fluorescera under ett infrarött ljus och tala om för en diabetiker om hon behöver en insulinspruta efter en måltid eller inte. Forskarna har redan testat en natriumavkännande version av enheten på möss och kommer snart att påbörja djurtester av den glukosspecifika sensorn.
Känner av natrium: Denna cell lyser rött eftersom den har injicerats med nanosensorer som fluorescerar i närvaro av natrium.
Det mest tillförlitliga sättet att mäta blodsockret är genom att sticka fingret för ett litet blodprov och använda enzymbelastade testremsor för att upptäcka glukos. I ett försök att befria diabetiker från denna tidskrävande och dyra behandling är ett antal nya glukosavkännande teknologier under utveckling, från implanterade enheter som kontinuerligt övervakar blodsockret och dispenserar insulin, till icke-invasiva sensorer som upptäcker glukos genom huden via infraröd ljus.
Heather Clark och hennes kollegor utvecklar något utformat för att fungera mellan dessa två ytterligheter. Materialet består av 120 nanometer polymerpärlor belagda med ett biokompatibelt material. Inuti varje pärla finns ett fluorescerande färgämne och specialiserade sensormolekyler, designade för att detektera specifika kemikalier, såsom natrium eller glukos.
När den injiceras i huden, drar sensormolekylen målkemikalien – säg natrium – in i polymeren från den interstitiella vätskan som omger cellerna. För att kompensera för den nyligen förvärvade positiva laddningen av en natriumjon frigör en färgämnesmolekyl en positiv jon, vilket gör att molekylen fluorescerar. Nivån av fluorescens ökar med koncentrationen av det kemiska målet. Forskare kan byta in olika igenkänningsmolekyler för att mäta olika mål, inklusive klorid, kalcium och glukos. Omfånget av koncentrationer som sensorn kan detektera kan varieras genom att ändra förhållandet mellan komponenterna, beroende på om det är viktigt att mäta exakta koncentrationer eller mer bred variation.
Natriumsensorn, som en dag skulle kunna användas för att övervaka uttorkning, har visat tidig framgång hos djur. När de injiceras i gnagares hud förblir pärlorna kvar och fluorescerar som svar på saltlösningsinjektioner. Forskarna har utvecklat en glukossensor som fungerar via en liknande mekanism. Det har visat sig fungera i en lösning men har ännu inte testats på djur.
På lång sikt föreställer sig Clark en sensor som skulle injiceras i hudens ytskikt, grundare än tatueringsfärger så att den tappar av med tiden, säger hon. En fluorescensmonitor, som liknar en optisk mus, skulle sedan användas för att mäta ljuset som emitteras av tatueringen, och sensorn skulle återinjiceras med jämna mellanrum.
Den är unik eftersom den inte har några komponenter som ska användas upp, säger Clark. Glukosremsor, till exempel, använder ett enzym för att detektera glukos, som måste bytas ut kontinuerligt. Andra monitorer, även nanosensorer, har en begränsad livslängd, vilket gör det svårt att implantera dem, säger hon.
Ändå har forskarna en lång väg kvar att gå innan sensorn är redo för mänsklig testning. Även om pärlorna inte verkade utlösa en immunreaktion i de första djurförsöken, måste fler studier göras, säger Clark. Att bedöma immunsvaret är särskilt viktigt eftersom det kan förändra lokala glukoskoncentrationer, säger George Wilson , en kemist vid University of Kansas, i Lawrence. Till exempel äter makrofager [en typ av immuncell] glukos, säger han. Wilson varnar också för att många faktorer kan påverka hudens inneboende fluorescens, inklusive hudfärg och ålder.