Tatuaż do monitorowania glukozy dla osób z cukrzycą

Ciekawy nano czujnik może być wykorzystany do wykrywania glukozy

To medyczny zwrot w stronę starożytnej sztuki. Naukowcy z Draper Laboratory w Cambridge opracowują nanoczujnik, który można wstrzyknąć w skórę, podobnie jak tusz do tatuażu, aby monitorować poziom cukru we krwi. Gdy poziom glukozy wzrasta, ?tatuaż? fluoryzuje w świetle podczerwonym, ostrzegając, czy diabetyk powinien przyjąć zastrzyk z insuliny po posiłku. Naukowcy przeprowadzili już testy wersji wrażliwej na sód na myszach, a wkrótce czujnik glukozy będzie testowany na zwierzętach.

Dostępne mierniki wykorzystują fotometry refleksyjne, które mierzą światło odbite od paska testowego po przejściu przez niego reakcji chemicznej. Istnieją również mierniki elektrochemiczne, które mierzą prąd elektryczny wytwarzany przez krew na końcówce paska testowego. Aby uwolnić diabetyków od kłopotliwego nakłuwania palca i zaoszczędzić czas, opracowywane są czujniki glukozy, począwszy od urządzeń wszczepialnych, które stale monitorują ilość glukozy we krwi, po nieinwazyjne czujniki, które wykrywają glukozę przez skórę za pomocą światła podczerwonego.

Heather Clark i jej koledzy opracowują coś, co może działać pomiędzy tymi dwoma skrajnościami. Materiał składa się ze 120 nanowymiarowych kulek polimerowych pokrytych biokompatybilnym materiałem. Wewnątrz każdej kulki znajduje się barwnik fluorescencyjny i specjalistyczny czujnik molekuł, zaprojektowany do wykrywania specyficznych substancji chemicznych, takich jak sód czy glukoza.

Po wstrzyknięciu do skóry cząsteczka wyczuwająca wciąga cel chemiczny, w tym przypadku sód, do polimeru płynu śródmiąższowego, który otacza komórki. Aby skompensować nowy, dodatni ładunek nabyty przez jon sodu, cząsteczka barwnika uwalnia jon dodatni, powodując fluorescencję cząsteczki. Poziom fluorescencji rośnie wraz ze stężeniem docelowej substancji chemicznej. Naukowcy mogą przełączać komórki rozpoznawcze, aby mierzyć różne cele, w tym chlor, wapń i glukozę. Zakres stężeń, które czujnik może wykryć, można zmieniać poprzez zmianę stosunku składników, w zależności od tego, czy ważny jest pomiar precyzyjnych stężeń, czy szerszej zmienności.

Czujnik sodu, który mógłby pewnego dnia zostać wykorzystany do monitorowania odwodnienia, wykazał sukces w testach na zwierzętach. Po wstrzyknięciu w skórę gryzonia, kulki fluoryzują w odpowiedzi na wstrzyknięcie soli fizjologicznej. Naukowcy opracowali czujnik glukozy, który działa w oparciu o podobny mechanizm. Wykazał wyniki w roztworze, ale nie został jeszcze przetestowany u zwierząt.
W dłuższej perspektywie Clark przewiduje czujnik, który może być wstrzykiwany w powierzchniowe warstwy skóry, płytsze niż tusz tatuażu ?tak, że jest wydalany w miarę upływu czasu, mówi? Monitor fluorescencji, podobny do myszy optycznej, byłby następnie używany do pomiaru światła emitowanego przez tatuaż, a czujnik byłby okresowo ponownie wstrzykiwany.

Jest wyjątkowy, ponieważ nie posiada żadnych komponentów do wykorzystania - mówi Clark. Paski do glukozy, na przykład, wykorzystują enzym do wykrywania glukozy, który musi być stale ponownie dołączany. ?Inne monitory, nawet nano czujniki, mają ograniczoną żywotność, co utrudnia ich wdrożenie,?

Przed naukowcami jednak jeszcze długa droga, zanim czujnik będzie gotowy do przetestowania u ludzi z cukrzycą. Chociaż wydaje się, że kulki nie wywołały reakcji immunologicznej we wstępnych testach na zwierzętach, należy przeprowadzić więcej badań, mówi Clark. Ocena odpowiedzi immunologicznej jest szczególnie ważna, ponieważ może ona zmienić lokalne stężenie glukozy, mówi George Wilson, chemik z University of Kansas w Lawrance. Na przykład, ?makrofagi (rodzaj komórek odpornościowych) połykają glukozę,? mówi. Wilson przestrzega również, że kilka czynników może wpływać na fluorescencję skóry, w tym kolor skóry i wiek.