Ученые из Токийского городского университета разработали новую технологию мониторинга здоровья. Они создали искусственный кожный трансплантат, выполняющий роль живого сенсора. При появлении в организме определенных биомаркеров, например, указывающих на воспаление, этот участок кожи начинает светиться. Это дает возможность визуально оценивать внутреннее состояние. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Традиционные методы отслеживания подобных биомаркеров часто требуют взятия проб крови или использования внешних датчиков на ограниченное время. Новая система использует естественные регенеративные способности кожи для долговременного наблюдения. Основой разработки стали эпидермальные стволовые клетки, которые отвечают за обновление кожного покрова. Исследователи модифицировали их гены так, чтобы клетки реагировали на активацию воспалительного пути NF-κB. В ответ они вырабатывают усиленный зеленый флуоресцентный белок (EGFP).
Во время экспериментов такой трансплантат успешно приживался у мышей и интегрировался с их собственными тканями. При моделировании воспаления модифицированный участок кожи начинал излучать зеленое свечение. Таким образом, внутренние молекулярные сигналы преобразовывались в понятный внешний оптический сигнал. Поскольку сенсор состоит из живых стволовых клеток, он постоянно обновляется вместе с кожей. Это обеспечивает длительную работу системы без необходимости замены элементов питания. В рамках исследования функциональность датчика сохранялась на протяжении более двухсот дней.
Предложенная технология представляет собой основу для создания биологически интегрированных систем долговременного мониторинга. Они не требуют батарей, проводов и активного вмешательства со стороны пользователя. Хотя текущее исследование сфокусировано на реакции на воспаление, сама стратегия адаптивна. Изменяя молекулярные мишени, можно настроить искусственную кожу для реагирования и на другие физиологические сигналы. Ученые полагают, что подобные разработки могут быть полезны не только в медицине, но также в научных исследованиях и ветеринарии.
Ранее Наука Mail рассказывала, что роботов наделили «умной» кожей, которая чувствует порезы и боль.
