Учёные уже много лет разрабатывают самые разные носимые сенсоры, которые позволяют считывать показатели здоровья человека – от кровяного давления и температуры до мозговой активности.
Такие сенсоры представлены в основном в виде гибких датчиков, которые крепятся на кожу как наклейки, либо в виде татуировок из специальных материалов, которые меняют цвет в зависимости от химического состава крови.
Основная проблема носимых датчиков в том, что их невозможно носить, не снимая: они либо будут смываться водой, либо отшелушиваться вместе со старой кожей. В то же время подкожные импланты могут отторгаться телом, как инородные объекты (которыми они и являются).
Перманентные татуировки, хоть и имеют преимущество перед остальными подкожными датчиками, тоже не могут прослужить долго, потому что их пигмента хватает лишь на ограниченное время. Они постепенно бледнеют и их нужно часто обновлять.
Поэтому новая разработка учёных из Майнцского университета в Германии вызывает большой интерес. Исследователи разработали незаметную на коже татуировку, которая до нескольких месяцев показывает информацию о составе крови владельца.
Новый сенсор основан на наночастицах золота, доработанных рецепторами к определённым молекулам. Они погружены в специальный синтетический полимер, который помещается под кожу. Там золотая татуировка улавливает изменения в концентрации лекарств и реагирует на это, меняя цвет.
Наночастицы золота активно поглощают свет, рассеивают его и потому кажутся цветными. Учёные уже использовали их как сенсоры, чувствительные к небольшим концентрациям белка в растворах. Теперь же они решили найти применение этих наночастиц в качестве медицинских имплантатов.
Частицы золота в получившемся имплантате погружены в пористый гидрогель. Это позволяет им оставаться на одном месте под кожей и не разрушаться под воздействием иммунных клеток. Как только имплант установлен, клетки организма и кровяные сосуды быстро "прорастают" в него.
"Наш сенсор похож на невидимое тату, он не больше монеты и тоньше миллиметра" – описывает разработку её соавтор Карстен Зённиксен (Carsten Sönnichsen).
Чтобы определить цвет невидимой татуировки (она видна только в инфракрасном спектре) к коже нужно приложить специальное измерительное устройство.
Исследователи имплантировали разработанный ими сенсор под кожу лысых лабораторных крыс. Им вводили разные дозировки антибиотиков, чтобы проверить изменение цвета золотых наночастиц. Молекулы препарата вместе с кровотоком попадали в область импланта, где связывались с рецепторами на поверхности наночастиц. Это вызывало изменение их цвета, а получившийся цвет зависел от концентрации препарата.
Наночастицы золота не бледнеют со временем, при этом их можно использовать для измерения самых разных показателей: достаточно оснастить их нужным рецептором.
Это универсальное изобретение продлит срок службы имплантируемых датчиков. Таким сенсорам найдут применение в разработке лекарств и медицинских исследованиях. Они также могут облегчить жизнь людей с хроническими заболеваниями: у них больше не будет необходимости постоянно сдавать кровь для определения текущих жизненных показателей.
Разработка немецких учёных описана в научной статье, опубликованной в издании Nano Letters.
Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
