Implanteerbare sensor kan kanker en diabetes monitoren


Implanteerbare sensor kan kanker en diabetes monitoren

Nieuw onderzoek geeft aan hoe een sensor die meer dan 1 jaar onder de huid geïmplanteerd kan worden, ontsteking kunnen opsporen en stikstofmonoxide kunnen detecteren - een molecuul dat in de aanwezigheid van sommige kanker versteurd is. Dit is volgens een studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zeggen dat de sensoren, gemaakt van koolstofnanobuizen, ook kunnen worden aangepast om andere moleculen, zoals glucose, te detecteren die diabetische patiënten zouden kunnen monitoren.

Volgens de onderzoekers is stikstofoxide (NO) een significant signaalmolecuul in levende cellen. Het draagt ​​boodschappen tussen de hersenen en het immuunsysteem.

Bij sommige kankercellen worden niveaus van NO gestoord. Maar de onderzoekers merken op dat mechanismen achter dit onduidelijk zijn.

Om dit proces beter te begrijpen, creëerden prof. Michael Strano en postdoctorale collega Nicole Iverson van MIT nanobuis sensoren. Ze zijn 1-nanometer dikke cilinders die hol en van koolstof zijn.

De onderzoekers hebben eerder nanobuisensoren gemaakt voor andere moleculen, zoals waterstofoxide. Koolstofnanorubes hebben een natuurlijke fluorescentie, leggen de onderzoekers uit. Wanneer moleculen zich aan een bepaald doel verbinden, verduistert of dompelt de buis.

Andere onderzoeken van het team hebben aangetoond dat koolstofnanobuizen het vermogen hebben om NO te detecteren wanneer de buizen zijn ingekapseld in DNA dat een bepaalde sequentie heeft. Maar voor deze studie hebben de onderzoekers de nanobuizen aangepast om twee afzonderlijke sensoren te ontwikkelen.

Sensor 'functioneel' voor 400 dagen

De eerste is een sensor die in de bloedbaan kan worden geïnjecteerd, waardoor kortetermijnbewaking mogelijk is.

Iverson bevestigde PEG (polyethyleenglycol) aan de sensor om het injecteerbaar te maken. PEG stopt de deeltjes die in de bloedbaan klampen.

Bij het testen van deze injecteerbare sensor op muizen was het in staat om door de longen en het hart te gaan en in de lever te verzamelen, zonder schade aan de weg te veroorzaken. Eenmaal in de lever was het in staat om NO te controleren.

De andere sensor is ingebed in een gel die gedurende een langere periode onder de huid geïmplanteerd kan worden. De gel is gemaakt van alginaat - een molecuul gevonden in algen.

Toen de onderzoekers deze sensor onder de huid van muizen geïmplanteerd hadden, vonden ze dat het 400 dagen functioneel was en in hun geheel bleef, en ze geloven dat het zelfs langer kan duren.

De onderzoekers merken op dat een onder-de-huid sensor kan nuttig zijn bij het controleren van kanker of andere aandoeningen die ontsteking veroorzaken. Bovendien zeggen ze dat de sensor immuunreacties kan detecteren bij patiënten die kunstmatige heupen of andere geïmplanteerde apparaten hebben.

Nicole Iverson is afgebeeld met het instrument dat wordt gebruikt om fluorescente signalen te meten van de nanobuisensoren die stikstofoxide detecteren. Fotokrediet: Bryce Vickmark

Wanneer beide sensoren in het lichaam zijn, kunnen de onderzoekers een 'bijna-infrarood' fluorescente signaal produceren door een bijna-infraroodlaser op hen te schijnen. Deze informatie wordt dan doorgegeven aan een instrument dat het verschil tussen de nanobuizen en andere gebieden kan bepalen die fluorescentie kunnen opleveren.

In reactie op deze bevindingen zegt prof. Strano:

Stikstofoxide heeft tegenstrijdige rollen in de voortgang van kanker en we hebben nieuwe hulpmiddelen nodig om het beter te begrijpen.

Ons werk biedt een nieuw instrument voor het meten van dit belangrijke molecuul, en mogelijk ook andere, in het lichaam zelf en in real time."

Potentieel voor real-time glucose monitoring

De onderzoekers zeggen dat ze nu op zoek zijn naar het aanpassen van de sensoren om glucose op te sporen. Ze doen dit door de nanobuisjes in verschillende soorten moleculen in te vullen.

De sensor zou real-time glucose monitoring aanbieden, zeggen de onderzoekers en het zou verbonden zijn met een insulinepomp die insuline bij de patiënt zou leveren indien nodig.

Als deze sensoren effectief zijn bij het detecteren van glucose, zeggen de onderzoekers dat dit de noodzaak voor diabetici kan elimineren om bloedmonsters te nemen - de huidige methode voor het detecteren van glucosespiegels.

"Het huidige denken is dat elk deel van het gesloten loop systeem op zijn plaats is, behalve voor een nauwkeurige en stabiele sensor," zegt prof. Strano. "Er is een grote kans om apparaten te verbeteren die nu op de markt zijn, zodat een compleet Systeem kan gerealiseerd worden."

Kenneth Shinozuka: My simple invention, designed to keep my grandfather safe (Video Medische En Professionele 2018).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Medische praktijk