La estabilidad y versatilidad de las nanopartículas de oro las convierten en un candidato ideal para sensores implantables.

Crédito de la foto: Lucas Benjamin en Unsplash

Los sensores implantables que monitorean continuamente las funciones vitales y las concentraciones de medicamentos en el cuerpo pueden revolucionar la atención médica. Dichos sensores permitirían realizar un seguimiento del progreso de la enfermedad y la eficacia del tratamiento.

La tecnología de sensores implantables actual tiene serias limitaciones. Por ejemplo, los sensores existentes no pueden permanecer en el cuerpo de forma permanente y deben reemplazarse después de unos días o semanas. Los científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz han desarrollado un nuevo tipo de sensor implantable que puede funcionar en el cuerpo durante varios meses. El sensor se basa en nanopartículas de oro de color estable que se modifican con receptores para ciertas moléculas. Incrustadas en un tejido de polímero artificial, las nanopartículas se implantan debajo de la piel, donde informan cambios en la concentración de sustancias activas al cambiar su color.

El implante reporta información sobre cambios de color.

El grupo de investigación del profesor Carsten Soennichsen ha estado utilizando nanopartículas de oro como sensores durante muchos años para detectar pequeñas cantidades de proteínas en células de flujo microscópicas. Las nanopartículas de oro actúan como pequeñas antenas para la luz: la absorben y dispersan fuertemente y, por lo tanto, tienen un aspecto colorido. El equipo de Soennichsen utilizó este concepto para la percepción médica implantada.

Para evitar que las pequeñas partículas floten o sean degradadas por las células inmunitarias, se incrustan en un hidrogel poroso con una consistencia similar a un tejido. Una vez implantado debajo de la piel, pequeños vasos sanguíneos y células crecen en los poros. El sensor está integrado en el tejido y no se rechaza como cuerpo extraño. «Nuestro sensor es como un tatuaje invisible, no mucho más grande que un centavo y más delgado que un milímetro», dijo Soennichsen.

En su estudio publicado en Nano letrasEl equipo implantó sus sensores de nanopartículas de oro debajo de la piel de ratas sin pelo. Los cambios de color en estos sensores se controlaron después de la administración de varias dosis de un antibiótico. Las moléculas del ingrediente activo se transportan al sensor a través del torrente sanguíneo. Al unirse a receptores específicos en la superficie de las nanopartículas de oro, inducen un cambio de color que depende de la concentración del ingrediente activo. Gracias a las nanopartículas de oro de color estable y al hidrogel integrador de tejidos, el sensor permaneció mecánica y ópticamente estable durante varios meses.

Las nanopartículas de oro tienen un gran potencial como sensores médicos implantables de larga duración

“Estamos acostumbrados a blanquear objetos de colores con el tiempo. Sin embargo, las nanopartículas de oro no blanquean, pero mantienen su color de forma permanente. Dado que pueden recubrirse fácilmente con diferentes receptores, son una plataforma ideal para sensores implantables ”, explicó el Dr. Katharina Kaefer, primera autora del estudio.

El concepto novedoso es generalizable y puede extender la vida útil de los sensores implantables. En el futuro, los sensores implantables basados ​​en nanopartículas de oro podrían usarse para monitorear las concentraciones de diferentes biomarcadores o medicamentos en el cuerpo al mismo tiempo. Dichos sensores podrían encontrar aplicación en el desarrollo de fármacos, la investigación médica o la medicina personalizada, por ejemplo, en el tratamiento de enfermedades crónicas.

K. Kaefer y col. Sensores implantables basados ​​en nanopartículas de oro para la monitorización continua a largo plazo de la concentración en el cuerpo, Nano Lett (2021) DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c00887

Comunicado de prensa original de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz

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