Nanosensor subkutan 07.11.2013

Nitrik oksida (NO) adalah salah satu molekul terpenting dalam sel hidup. Ia bertanggungjawab untuk penghantaran isyarat dalam dan antara sel, dan menyelaraskan kerja sistem imun. Banyak sel kanser mempunyai paras nitrik oksida yang tidak normal, tetapi saintis tidak mengetahui dengan tepat bagaimana gas ini berfungsi. Jadi, menurut mereka, peranan nitrik oksida dalam perkembangan kanser adalah sangat kontroversi, dan saintis memerlukan alat baharu untuk memahami proses itu.

Penyelidik di Institut Teknologi Massachusetts telah membangunkan alat baharu untuk mengukur paras nitrik oksida badan dalam masa nyata. Sensor yang direka oleh jurutera boleh ditanam di dalam badan (di bawah kulit) selama lebih daripada setahun dan mengawal proses keradangan - proses di mana NO dihasilkan.

Kerja ini adalah bukti pertama bahawa nanosensor boleh digunakan secara langsung di dalam badan untuk jangka masa yang panjang. Penderia yang diperbuat daripada tiub nano karbon dijangka digunakan, antara lain, untuk mengesan molekul lain, seperti glukosa. Sudah, satu pasukan penyelidik sedang mengusahakan sensor untuk pesakit kencing manis yang akan memantau paras gula dan insulin tanpa perlu mengambil sampel darah.

Karbon nanotiub setebal satu nanometer, saintis menganggap menjanjikan untuk pembuatan penderia. Penyelidik di Institut Teknologi Massachusetts baru-baru ini telah membangunkan penderia tiub karbon untuk pelbagai molekul, termasuk hidrogen peroksida dan sarin. Penderia sedemikian menggunakan pendarfluor nanotube karbon: apabila nanotube mengikat molekul tertentu, ia bersinar lebih terang atau malap.

Dalam kerja baru, para penyelidik mengubah suai nanotube untuk mencipta dua jenis sensor yang berbeza: satu untuk dimasukkan ke dalam aliran darah untuk pemantauan jangka pendek, dan satu lagi untuk implantasi jangka panjang di bawah kulit.

Untuk meningkatkan prestasi sensor, saintis menggunakan polimer biokompatibel (polietilena glikol), yang menghalang zarah daripada melekat bersama dalam aliran darah. Eksperimen ke atas tikus telah menunjukkan bahawa dalam kes ini, zarah boleh melalui paru-paru dan jantung tanpa menyebabkan sebarang kerosakan. Kebanyakan zarah terkumpul di dalam hati, di mana ia digunakan untuk memantau tahap NO. Pada masa yang sama, para penyelidik mencatatkan bahawa setakat ini mereka hanya mengkaji hati, tetapi kini mereka melihat bahawa zarah-zarah itu kekal dalam darah. Ini bermakna bahawa adalah mungkin untuk mengkaji pelbagai bahagian badan dengan bantuan zarah nano.

Penderia untuk kediaman jangka panjang di dalam badan terdiri daripada tiub nano yang tertanam dalam gel alginat (polimer yang berasal daripada alga). Selepas implantasi di bawah kulit tikus, gel kekal di tempatnya dan berfungsi selama 400 hari. Tetapi para penyelidik mencadangkan bahawa hayat sensor boleh dilanjutkan. Pada masa hadapan, sensor sedemikian akan berguna untuk memantau kanser atau penyakit radang lain, dan untuk mengesan tindak balas imun pada pesakit dengan pinggul buatan atau peranti implan lain.

Para saintis kini sedang berusaha untuk menyesuaikan teknologi ini untuk pengesanan glukosa. Diandaikan bahawa tiub nano akan menggantikan penderia elektrokimia untuk mengukur paras gula dalam darah, yang tidak berfungsi lama, dan juga meningkatkan risiko jangkitan akibat penembusan elektrod di bawah kulit. Tetapi sensor baru akan menentukan tahap gula dalam masa nyata, dan pam insulin yang disambungkan kepadanya akan membekalkan hormon dalam jumlah yang betul.