В мире, где медицина стремится к персонализированному подходу, возможность непрерывного мониторинга молекул в организме открывает новые горизонты. Ученые из Стэнфордского университета совершили значительный прорыв, разработав нанобиосенсор SENSBIT (Stable Electrochemical Nanostructured Sensor for Blood In Situ Tracking), который способен работать в кровеносной системе живых организмов до семи дней. Это беспрецедентный результат, учитывая, что предыдущие аналогичные устройства функционировали не более 11 часов.
Технология SENSBIT, описанная в журнале Nature Biomedical Engineering, представляет собой модульный биосенсор, который может отслеживать профили концентрации лекарств и других молекул в режиме реального времени. В отличие от существующих аналогов, этот сенсор сохраняет стабильность и чувствительность даже в условиях постоянного кровотока. Это стало возможным благодаря инновационной конструкции, вдохновленной биологией человеческого кишечника.
Как объясняет Том Сох, старший автор исследования и профессор электротехники и биоинженерии, разработка SENSBIT велась более десяти лет. «Этот порядок величины улучшения долговечности сенсора по сравнению с существующими технологиями — огромный шаг вперед», — подчеркивает он.
Одной из ключевых проблем, с которой сталкивались предыдущие биосенсоры, была деградация молекулярных переключателей под воздействием иммунной системы. Чтобы решить эту проблему, команда ученых создала трехмерную нанопористую золотую поверхность, которая защищает чувствительные элементы сенсора подобно тому, как микроворсинки кишечника защищают его стенки. Дополнительное покрытие, имитирующее слизистую оболочку, предотвращает разрушение сенсора в агрессивной среде крови.
Ихан Чен, ведущий автор исследования, отмечает, что SENSBIT сохраняет более 70% сигнала после месяца пребывания в сыворотке крови человека и более 60% — после недели работы в кровеносных сосудах крыс. Это делает его перспективным инструментом для долгосрочного мониторинга, что особенно важно для таких областей, как онкология, где контроль уровня лекарств в крови критически важен для эффективности терапии.
Потенциальные применения SENSBIT выходят далеко за рамки мониторинга лекарств. Технология может использоваться для раннего выявления заболеваний, включая рак, инфекции и аутоиммунные расстройства, еще до появления симптомов. Кроме того, она открывает путь к созданию адаптивных систем лечения, где дозировка препаратов будет корректироваться в реальном времени на основе данных сенсора.
Ранее ученые из России представили новую разработку, которая позволяет выявлять вирусы менее, чем за 20 минут. Многоразовый биосенсор с заменяемой мембраной может стать прорывом в экспресс-диагностике инфекций.