Tıbbın geleceği, sağlık hizmetlerinin kişiselleştirilmesinde yatıyor olabilir – bir bireyin tam olarak neye ihtiyacı olduğunu bilmek ve daha sonra durumlarını stabilize etmek ve iyileştirmek için gerekirse doğru besin, metabolit ve ilaç karışımını sunmak. Bunu mümkün kılmak için, doktorların öncelikle sağlığın belirli biyobelirteçlerini sürekli olarak ölçmek ve izlemek için bir yola ihtiyaçları vardır.
Bu amaçla, Caltech mühendislerinden oluşan bir ekip, uzun ömürlü giyilebilir ter sensörlerinin seri üretimini sağlayan özel nanopartiküllerin mürekkep püskürtmeli baskı dizileri için bir teknik geliştirdi. Bu sensörler, vitaminler, hormonlar, metabolitler ve ilaçlar gibi çeşitli biyobelirteçleri gerçek zamanlı olarak izlemek için kullanılabilir ve hastalara ve doktorlarına bu moleküllerin seviyelerindeki değişiklikleri sürekli olarak takip etme yeteneği sağlar.
Yeni nanopartikülleri içeren giyilebilir biyosensörler, uzun süreli COVID’den muzdarip hastalarda metabolitleri ve Duarte, California’daki City of Hope’daki kanser hastalarında kemoterapi ilaçlarının seviyelerini izlemek için başarıyla kullanıldı.
Caltech’teki Andrew ve Peggy Cherng Tıp Mühendisliği Bölümü’nde tıp mühendisliği profesörü olan Wei Gao, “Bunlar neyin mümkün olduğuna dair sadece iki örnek” diyor. “Bu sensörlerin artık bize sürekli ve noninvaziv bir şekilde izleme imkanı verdiği birçok kronik durum ve bunların biyobelirteçleri var” diyor Nature Materials dergisinde yeni tekniği açıklayan bir makalenin ilgili yazarı olan Gao.
Gao ve ekibi, nanoparçacıkları çekirdek kabuklu kübik nanoparçacıklar olarak tanımlıyor. Küpler, araştırmacıların izlemek istediği molekülü (örneğin, C vitamini) içeren bir çözelti içinde oluşturulmuştur. Monomerler kendiliğinden bir polimer oluşturmak için bir araya geldikçe, hedef molekül – C vitamini – kübik nanopartiküllerin içinde sıkışıp kalır. Daha sonra, C vitamini moleküllerini spesifik olarak çıkarmak için bir çözücü kullanılır ve arkasında, C vitamini moleküllerininkiyle tam olarak eşleşen şekillere sahip deliklerle noktalı moleküler olarak basılmış bir polimer kabuk bırakılır – sadece belirli moleküllerin şekillerini seçici olarak tanıyan yapay antikorlara benzer.
Daha da önemlisi, yeni çalışmada, araştırmacılar bu özel olarak oluşturulmuş polimerleri nikel hekzasiyanoferrattan (NiHCF) yapılmış bir nanopartikül çekirdek ile birleştiriyorlar. Bu malzeme, insan teri veya diğer vücut sıvıları ile temas ettiğinde uygulanan bir elektrik voltajı altında oksitlenebilir veya indirgenebilir. C vitamini örneğine dönersek, C vitamini şeklindeki delikler boş olduğu sürece sıvı NiHCF çekirdeği ile temas edecek ve bu bir elektrik sinyali üretecektir.
Bununla birlikte, C vitamini molekülleri polimer ile temas ettiğinde, bu deliklere kayarlar, böylece ter veya diğer vücut sıvılarının çekirdekle temas etmesini önlerler. Bu, elektrik sinyalini zayıflatır. Elektrik sinyalinin gücü, o zaman, ne kadar C vitamini bulunduğunu ortaya çıkarır.
“Bu çekirdek kritiktir. Nikel hekzasiyanoferrat çekirdeği, biyolojik sıvılarda bile oldukça kararlıdır ve bu sensörleri uzun süreli ölçüm için ideal hale getirir “diyor aynı zamanda Heritage Medical Research Institute Araştırmacısı ve Ronald ve JoAnne Willens Scholar olan Gao.
Yeni çekirdek-kabuk nanopartikülleri çok yönlüdür ve tek bir dizide birden fazla nanopartikül “mürekkep” kullanarak ter veya vücut sıvılarındaki çoklu amino asitlerin, metabolitlerin, hormonların veya ilaçların seviyelerini ölçen sensör dizilerinin yazdırılmasında kullanılır. Örneğin, makalede açıklanan çalışmada, araştırmacılar, böbreklerin ne kadar iyi çalıştığını görmek için yaygın olarak ölçülen bir biyobelirteç olan amino asit triptofan ve kreatinin’e bağlanan diğer nanopartiküllerle birlikte C vitaminine bağlanan nanopartikülleri bastılar. Tüm nanopartiküller, daha sonra seri üretilen tek bir sensörde birleştirildi. Bu üç molekül, uzun süreli COVID’li hastaların çalışmalarında ilgi çekicidir.
Benzer şekilde, araştırmacılar, daha sonra City of Hope’daki kanser hastaları üzerinde test edilen bireysel sensörler üzerinde üç farklı antitümör ilaca özgü nanopartikül bazlı giyilebilir sensörler bastılar.
Gao, “Bu teknolojinin potansiyelini göstererek, herhangi bir zamanda vücuttaki kanser ilaçlarının miktarını uzaktan izleyebildik” diyor. “Bu, sadece kanser için değil, diğer birçok koşul için de doz kişiselleştirme hedefine giden yolu işaret ediyor.”
Makalede, ekip ayrıca nanopartiküllerin, vücuttaki ilaç seviyelerini hassas bir şekilde izlemek için cildin hemen altına implante edilebilecek sensörleri basmak için kullanılabileceğini gösterdi.
Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.