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?金纳米粒子制成的纹身彻底改变了医疗诊断的现状

2021-04-28 14:04 浏览:1 评论:0 来源:贤集网   
核心摘要:Carsten Soennichsen教授在JGU的研究小组多年来一直使用金纳米颗粒作为传感器来检测微观流式细胞中的微量蛋白质。金纳米粒子作为光的小型天线。它们能强烈地吸收和散射光,并呈现出五颜六色。它们通过改变颜色对周围的变化做出反应。Soennichsen的团队已经将这一概念用于植入式医疗传感。

皇冠视讯官网 www.fishnfriends.com 长期以来,可植入式传感器连续传输体内生命值和物质或药物浓度信息的想法一直让医生和科学家们着迷。这种传感器能够持续监测疾病的进展和治疗的成功。然而,到目前为止,植入式传感器还不适合永久留在体内,几天或几周后就需要更换。


此外,还有一个植入排斥的问题,因为免疫系统将传感器识别为异物。在许多技术中,传感器指示浓度变化的颜色是不稳定的,并随着时间的推移而褪色。约翰内斯-古腾堡大学美因茨分校(JGU)的科学家们开发了一种新型的可植入传感器,可以在体内植入几个月。该传感器基于颜色稳定的金纳米颗粒,这些颗粒被修饰了特定分子的受体。将纳米金嵌入人工高分子组织中,植入皮下,通过改变其颜色来报告药物浓度的变化。


Carsten Soennichsen教授在JGU的研究小组多年来一直使用金纳米颗粒作为传感器来检测微观流式细胞中的微量蛋白质。金纳米粒子作为光的小型天线。它们能强烈地吸收和散射光,并呈现出五颜六色。它们通过改变颜色对周围的变化做出反应。Soennichsen的团队已经将这一概念用于植入式医疗传感。


为了防止微小颗粒散落或被免疫细胞降解,它们被嵌入多孔水凝胶中,具有类似组织的一致性。一旦植入皮下,小血管和细胞就会长入毛孔。传感器集成在组织中,不会作为异物被排斥。"我们的传感器就像一个隐形的纹身,比硬币大不了多少,比一毫米还薄。"JGU纳米生物技术小组负责人Carsten Soennichsen教授说。由于金的纳米颗粒在红外波段反射,所以肉眼是看不到的。然而,一种特殊的测量设备可以通过皮肤非侵入性地检测它们的颜色。


在他们发表在《纳米通讯》上的研究中,JGU的研究人员将他们的金纳米粒子传感器植入到无毛大鼠的皮肤下。在服用不同剂量的抗生素后,监测这些传感器的颜色变化。药物分子通过血液输送到传感器上。通过与金纳米颗粒表面的特定受体结合,它们会诱导出依赖于药物浓度的颜色变化。得益于颜色稳定的金纳米颗粒和组织集成水凝胶,该传感器在几个月内保持了机械和光学上的稳定性。


"我们习惯于有色物体随着时间的推移而漂白。然而,金纳米颗粒不会漂白,而是永久保持其颜色。由于它们可以很容易地涂上各种受体,它们是植入式传感器的理想平台,"该研究的第一作者Katharina Kaefer博士解释说。


这个新颖的概念是可以通用的,并且有可能延长可植入传感器的寿命。未来,基于金纳米粒子的植入式传感器可用于同时观察体内生物标志物或药物的浓度。这种传感器可以在药物开发、医学研究或个性化医疗中找到应用,如慢性疾病的管理。


2004年,Soennichsen作为美因茨的一名初级教授开始从事生物物理化学研究时,就有了使用金纳米颗粒作为植入式传感器的想法。然而,这个项目直到10年后才与JGU的两位科学家Thies Schroeder博士和Katharina Kaefer博士合作实现。Schroeder在生物研究和实验动物科学方面经验丰富,并且已经在美国完成了几年的研究工作。


Kaefer正在为她的博士学位寻找一个令人兴奋的主题,并对项目的复杂性和跨学科性质特别感兴趣。初步的成果使Kaefer获得了马克斯-普朗克研究生中心(MPGC)颁发的津贴,以及Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation的资金支持。"这样一个项目需要很多具有不同科学背景的人。一步步地,我们能够说服越来越多的人相信我们的想法。"Soennichsen说。最终,正是由于跨学科的团队合作,成功地开发出了第一个金纳米颗粒的功能性植入式传感器。

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