“Tato Tak Terlihat” Terbuat dari Nanopartikel Emas Merevolusi Diagnosis Medis

Nanopartikel emas yang tertanam dalam hidrogel berpori dapat ditanamkan di bawah kulit dan digunakan sebagai sensor medis. Sensor itu seperti tato tak terlihat yang mengungkapkan perubahan konsentrasi zat di dalam darah hingga berubah warna. Kredit: sakit. / ©: Nanobiotechnology Group, JGU Department of Chemistry

Perubahan warna nanopartikel emas di bawah kulit menunjukkan perubahan konsentrasi zat di dalam tubuh.

Gagasan tentang sensor implan yang terus menerus mengirimkan informasi tentang nilai-nilai vital dan konsentrasi zat atau obat di dalam tubuh telah memesona para dokter dan ilmuwan sejak lama. Sensor semacam itu memungkinkan pemantauan perkembangan penyakit dan keberhasilan terapeutik secara konstan. Namun, sejauh ini sensor implan belum diadaptasi untuk tetap berada di dalam tubuh secara permanen tetapi harus diganti setelah beberapa hari atau minggu. Di satu sisi, terdapat masalah penolakan implan karena tubuh mengenali sensor sebagai benda asing. Di sisi lain, warna sensor yang menunjukkan perubahan konsentrasi sejauh ini tidak stabil dan memudar seiring waktu.

Ilmuwan di Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) telah mengembangkan jenis sensor implan baru yang dapat dioperasikan di dalam tubuh selama beberapa bulan. Sensor ini didasarkan pada nanopartikel emas stabil warna yang dimodifikasi dengan reseptor untuk molekul tertentu. Diinkubasi dalam jaringan polimer buatan, nanogold ditanam di bawah kulit di mana ia melaporkan perubahan konsentrasi obat yang mengubah warnanya.

Implan melaporkan informasi tersebut sebagai “tato tak terlihat”.

Kelompok penelitian Profesor Carsten Sönnichsen di JGU telah menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor untuk mendeteksi jumlah minimal protein dalam sel aliran mikroskopis selama beberapa tahun. Nanopartikel emas bertindak sebagai antena kecil untuk cahaya: Mereka menyerapnya dengan kuat dan menyebarkannya dan, oleh karena itu, tampak berwarna. Mereka bereaksi terhadap perubahan di sekitar mereka dengan mengubah warna. Tim Sönnichsen memanfaatkan konsep ini untuk deteksi medis implan.

Untuk mencegah partikel kecil menjauh atau terdegradasi oleh sel kekebalan, mereka tertanam dalam hidrogel berpori dengan konsistensi seperti jaringan. Setelah ditanamkan di bawah kulit, pembuluh darah kecil dan sel tumbuh di pori-pori. Sensor diintegrasikan ke dalam jaringan dan tidak ditolak sebagai benda asing. “Sensor kami seperti tato yang tidak terlihat, tidak lebih besar dari satu sen dan lebih tipis dari satu milimeter,” kata Profesor Carsten Sönnichsen, kepala Grup Nanobioteknologi JGU. Karena partikel nano emas adalah inframerah, partikel nano tidak terlihat dengan mata telanjang. Namun, jenis alat pengukur khusus dapat mendeteksi warnanya secara non-invasif melalui kulit.

Dalam studinya dipublikasikan di Huruf Nano, Peneliti JGU telah menanamkan sensor nanopartikel emas di bawah kulit tikus tak berbulu. Perubahan warna pada sensor ini dipantau setelah pemberian berbagai dosis antibiotik. Molekul obat diangkut ke sensor melalui darah. Mereka mengikat reseptor spesifik pada permukaan nanopartikel emas, menyebabkan perubahan warna yang bergantung pada konsentrasi obat. Berkat nanopartikel emas warna stabil dan hidrogel yang mengintegrasikan jaringan, ditemukan bahwa sensor tetap stabil secara mekanis dan optik selama beberapa bulan.

Potensi besar nanopartikel emas sebagai sensor medis implan jangka panjang

“Kami terbiasa dengan objek berwarna yang memudar seiring waktu.” Nanopartikel emas, bagaimanapun, tidak memudar tetapi mempertahankan warnanya secara permanen. Karena dapat dengan mudah dilapisi dengan beberapa reseptor yang berbeda, mereka merupakan platform yang ideal untuk sensor yang dapat ditanamkan, ”jelas Dr. Katharina Kaefer, penulis pertama studi tersebut.

Konsep baru dapat digeneralisasikan dan berpotensi memperpanjang umur sensor implan. Di masa depan, sensor implan berbasis nanopartikel emas dapat digunakan untuk mengamati konsentrasi biomarker atau obat yang berbeda di dalam tubuh secara bersamaan. Sensor tersebut dapat digunakan dalam pengembangan obat, penelitian medis, atau pengobatan yang dipersonalisasi, seperti manajemen penyakit kronis.

Kerja tim interdisipliner telah membawa kesuksesan

Sönnichsen memiliki ide untuk menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor yang ditanamkan pada tahun 2004 ketika ia memulai penelitiannya di bidang kimia biofisik sebagai profesor junior di Mainz. Namun, proyek tersebut tidak terealisasi hingga sepuluh tahun kemudian bekerja sama dengan Dr. Thies Schroeder dan Dr. Katharina Kaefer, keduanya merupakan ilmuwan JGU. Schroeder berpengalaman dalam penelitian biologi dan laboratorium ilmu hewan dan telah menyelesaikan beberapa tahun penelitian di AS. Kaefer sedang mencari topik yang menarik untuk gelar doktornya dan sangat tertarik pada sifat kompleks dan interdisipliner dari proyek tersebut. Hasil awal menghasilkan beasiswa yang diberikan kepada Kaefer oleh Max Planck Graduate Center (MPGC) dan dukungan keuangan dari Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation.

“Proyek semacam itu membutuhkan banyak orang dengan latar belakang ilmiah berbeda.” Selangkah demi selangkah kami dapat meyakinkan lebih banyak orang tentang ide kami, “kata Sönnichsen dengan senang hati. Pada akhirnya, itu adalah kerja tim lintas disiplin yang mengarah pada keberhasilan pengembangan sensor implan fungsional pertama dengan nanopartikel, emas.

Referensi: “Sensor Implan Berdasarkan Partikel Nano Emas untuk Pengendalian Konsentrasi Jangka Panjang Berkelanjutan dalam Tubuh” oleh Katharina Kaefer, Katja Krüger, Felix Schlapp, Hüseyin Uzun, Sirin Celiksoy, Bastian Flietel, Axel Heimann, Thies Schroeder, Oliver Kempski dan Carsten Sönnichsen, 30 Maret 2021, Huruf Nano.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c00887

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.