I sensori basati Nanotubi possono essere impiantati sotto la pelle per un anno

Maggio 29, 2016 Admin Salute 0 13
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"L'ossido nitrico ha un ruolo contraddittorie in progressione del cancro, e abbiamo bisogno di nuovi strumenti per comprendere meglio", dice Michael Strano, il Carbon P. Dubbs Professore di Ingegneria Chimica presso il MIT. "Il nostro lavoro fornisce un nuovo strumento per misurare questa importante molecola, e potenzialmente altri, nel corpo stesso e in tempo reale."

Guidati da postdoc Nicole Iverson, laboratorio di Strano ha costruito un sensore in grado di monitorare NO in animali vivi per più di un anno. I sensori, descritti nel novembre l'numero 3 di Nature Nanotechnology, possono essere impiantati sotto la pelle e utilizzati per controllare l'infiammazione - un processo che produce NO. Questa è la prima dimostrazione che nanosensori potrebbero essere utilizzati all'interno del corpo per questo periodo di tempo prolungato.




Tali sensori, costituiti da nanotubi di carbonio, potrebbero essere adattati per rilevare altre molecole, come il glucosio. La squadra di Strano sta ora lavorando su sensori che potrebbero essere impiantati sotto la pelle dei pazienti diabetici per controllare i loro livelli di glucosio o insulina, eliminando la necessità di prelevare campioni di sangue.

Sensori per breve e lungo termine

I nanotubi di carbonio - cave cilindri, di un nanometro di spessore realizzati in puro carbonio - hanno attirato grande interesse come sensori. Laboratorio di Strano ha recentemente sviluppato sensori nanotubi di carbonio per una varietà di molecole, tra cui perossido di idrogeno e agenti tossici come il gas nervino sarin. Tali sensori sfruttano fluorescenza naturale nanotubi di carbonio ", da loro accoppiamento con una molecola che si lega a un bersaglio specifico. Quando l'obiettivo è legato, la fluorescenza delle valvole schiarisce o si attenua.

Laboratorio di Strano ha già dimostrato che i nanotubi di carbonio in grado di rilevare NO se i tubi sono avvolti in DNA con una particolare sequenza. Nella nuova carta, i ricercatori hanno modificato i nanotubi di creare due differenti tipi di sensori: uno che può essere iniettato nel sangue per il monitoraggio a breve termine, e un altro che è incorporato in un gel in modo che possono essere impiantati lungo termine sotto pelle.

Per rendere le particelle iniettabili, Iverson attaccato PEG, un polimero biocompatibile che inibisce particelle-aggregazione nel sangue. Ha trovato che quando iniettato in topi, le particelle possono fluire attraverso i polmoni e il cuore, senza causare alcun danno. La maggior parte delle particelle si accumulano nel fegato, dove possono essere utilizzati per monitorare NO associato con infiammazione.

"Finora abbiamo solo guardato il fegato, ma facciamo vedere che rimane nel sangue e va a reni. Potenzialmente potremmo studiare tutte le diverse aree del corpo con questo nanoparticelle iniettabile", spiega Iverson.

Il sensore a lungo termine consiste di nanotubi incorporati in un gel a base di alginato, un polimero trovato in alghe. Una volta che questo gel viene impiantato sotto la pelle dei topi, rimane sul posto e rimane funzionale per 400 giorni; i ricercatori ritengono che potrebbe durare anche più a lungo. Questo tipo di sensore può essere utilizzato per monitorare il cancro o di altre malattie infiammatorie, o per rilevare le reazioni immunitarie in pazienti con fianchi artificiali o altri dispositivi impiantati, secondo i ricercatori.

Una volta che i sensori sono nel corpo, i ricercatori brillare un laser nel vicino infrarosso su di loro, producendo un segnale fluorescente vicino infrarosso che può essere letto usando uno strumento che può dire la differenza tra nanotubi e altre fluorescenza di fondo.

Glucosio Monitoraggio

Iverson sta lavorando per adattare la tecnologia per rilevare il glucosio, avvolgendo diversi tipi di molecole intorno ai nanotubi.

La maggior parte dei pazienti diabetici devono pungere le dita più volte al giorno per le letture di glucosio nel sangue. Mentre ci sono sensori elettrochimici glucosio disponibili che possono essere attaccati alla pelle, tali sensori durano solo una settimana al massimo, e vi è un rischio di infezione perché dell'elettrodo perfora la pelle.

Inoltre, Strano, dice, la tecnologia dei sensori elettrochimici non è abbastanza preciso per essere incorporato nel tipo di sistema di controllo a circuito chiuso che gli scienziati stanno lavorando verso. Questo tipo di sistema consisterebbe di un sensore che offre il monitoraggio del glucosio in tempo reale, collegato ad una pompa di insulina che potrebbe rappresentare l'insulina quando necessario, senza necessità di dito puntura o iniezione di insulina dal paziente.

"Il pensiero corrente è che ogni parte del sistema a ciclo chiuso è posto tranne per un sensore preciso e stabile. C'è una notevole possibilità di perfezionare i dispositivi che sono ora in commercio in modo che un sistema completo può essere realizzato," Strano dice.

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