Учени от Япония са разработили т.нар. „жив сензор-дисплей“, който флуоресцира в отговор на биомаркери на възпаление. За разработката съобщава Физ.орг, позовавайки се на публикация в научното списание Nature Communications.
От носими устройства към биосензори вътре в тялото
Носимите технологии като умни часовници отдавна позволяват проследяване на пулса и други параметри на повърхността на кожата. Японските изследователи, сред които учени от Токийския университет, обаче правят следваща стъпка, като разработват биохибриден подход, който функционира директно вътре в организма.
Новата технология премества мониторинга от външни устройства към биологично интегрирана система.
Какво представлява „живият сензор“
Разработката представлява генетично модифициран кожен трансплант, способен визуално да сигнализира за вътрешни биологични процеси. За разлика от стандартните методи за проследяване на биомаркери, които изискват вземане на кръв или използване на временно поставени външни сензори, тази система е трайно интегрирана в тялото.
По този начин организмът сам поддържа и „захранва“ сензора.
Ролята на епидермалните стволови клетки
В основата на системата са епидермалните стволови клетки – клетките, които отговарят за непрекъснатото обновяване на кожата през целия живот. Учените са ги модифицирали генетично така, че да реагират на активирането на сигналния път NF-κB, който е тясно свързан с възпалителните процеси.
При активиране на този път клетките започват да произвеждат зелен флуоресцентен протеин, който служи като визуален индикатор за възпаление.
Непрекъснато наблюдение без инвазивни процедури
„Традиционните методи са или инвазивни, или дават само моментна представа“, обяснява професор Хироюки Фуджита от изследователския екип. „Нашата цел беше да създадем биологично интегрирана система, която да позволява непрекъснато наблюдение на състоянието на организма и тълкуване на сигналите, дори в домашни условия“, допълва той.
Успешни експерименти с мишки
В експериментите с мишки трансплантираната кожа успешно се е „вкоренила“ и се е превърнала във функционална част от тъканта. При изкуствено предизвикано възпаление съответният участък е започвал да свети в зелено, като буквално е преобразувал молекулярните сигнали от вътрешността на тялото във външен визуален индикатор.
Тъй като сензорът е изграден от живи стволови клетки, той се поддържа от естественото обновяване на кожата.
Предимство пред електронните устройства
За разлика от електронните сензори, които изискват батерии и редовна подмяна, тази система се „обслужва“ от самия организъм, подчертават учените. В проведените експерименти живият сензор е запазил функционалността си повече от 200 дни благодарение на постоянната регенерация на епидермиса.
Потенциални приложения в медицината
Чрез промяна на молекулярните „мишени“ учените в бъдеще биха могли да създават кожни сензори за проследяване и на други физиологични или метаболитни процеси. Подобни технологии имат потенциално приложение не само в хуманната медицина, но и във ветеринарната практика, както и в биомедицинските изследвания, където визуалната индикация за здравословното състояние е от ключово значение.
