Printattavia monimolekyylisiä biosensoreita

Lääketieteen tulevaisuus voi hyvinkin olla terveydenhuollon personoinnissa – tietäen tarkalleen, mitä yksilö tarvitsee ja sitten toimittaa juuri oikean sekoituksen ravintoaineita, aineenvaihduntatuotteita ja lääkkeitä, jos tarpeen, tilan vakauttamiseksi ja parantamiseksi.

Tämän mahdollistamiseksi lääkärit tarvitsevat ensin tavan mitata ja seurata jatkuvasti tiettyjä terveyden biomarkkereita.

Tätä tarkoitusta varten Caltechin insinööriryhmä on kehittänyt erityisten nanohiukkasten mustesuihkutulostuksen, joka mahdollistaa pitkään toimivien puettavien hikianturien massatuotannon.

Näitä antureita voitaisiin käyttää erilaisten biomarkkerien, kuten vitamiinien, hormonien, metaboliittien ja lääkkeiden reaaliaikaiseen tarkkailemiseen, mikä tarjoaa potilaille ja heidän lääkäreilleen mahdollisuuden seurata jatkuvasti näiden molekyylitasojen muutoksia.

Wei Gao, lääketieteen tekniikan professori toteaa. "On monia kroonisia sairauksia ja niiden biomarkkereita, joita nämä anturit antavat meidän nyt seurata jatkuvasti ja ei-invasiivisesti".

Gao ja hänen tiiminsä kuvaavat nanohiukkasia ydin-kuori nanohiukkasiksi. Ne muodostetaan liuoksessa, joka sisältää molekyylin, jota tutkijat haluavat seurata – esimerkiksi C-vitamiinia. Kun monomeerit yhdistyvät spontaanisti muodostaen polymeeriä, kohdemolekyyli eli C-vitamiini jää loukkuun kuutiomaisten nanohiukkasten sisään.

"Tämä ydin on kriittinen. Nikkeliheksasyanoferraattiydin on erittäin vakaa jopa biologisissa nesteissä, joten nämä anturit ovat ihanteellisia pitkäaikaiseen mittaukseen", sanoo Gao.

Uudet nanohiukkaset ovat erittäin monipuolisia, ja niitä käytetään tulostukseen anturiryhmissä, jotka mittaavat useiden aminohappojen, aineenvaihduntatuotteiden, hormonien tai lääkkeiden tasoja hiessä tai kehon nesteissä yksinkertaisesti käyttämällä useiden nanohiukkasten "musteita" yksittäisessä anturissa.

Esimerkiksi julkaisussa kuvatuissa töissä tutkijat tulostivat nanopartikkeleita, jotka sitoutuvat C-vitamiiniin, sekä muita nanopartikkeleita, jotka sitoutuvat aminohappoon tryptofaaniin ja kreatiniiniin, biomarkkeriin, jota yleisesti mitataan munuaisten toiminnan näkemiseksi.

Kaikki nämä nanopartikkelit yhdistettiin yhdeksi sensoriksi, jollainen on sitten myös helposti massoittain tuotettavissa.

Työryhmä osoitti myös, että nanopartikkeleita voidaan käyttää anturien tulostamiseen, jotka voidaan istuttaa aivan ihon alle tarkkailemaan tarkasti kehon lääketasoja.

Aiheesta aiemmin:

Bioteknisiä siruja ja transistoreita

Grafeenista käytännöllisiä biosensoreita

Hengittäviä kaasuantureita