14:00 
Носимые устройства для здоровья, такие как умные часы, стали обычным явлением, позволяя осуществлять непрерывный мониторинг физиологических сигналов на поверхности кожи. Недавно исследовательская группа в Японии разработала биогибридный подход, который работает внутри преобразующей тело искусственной кожи и служит видимым индикатором внутреннего биологического состояния.
Совместная исследовательская группа под руководством Токийского городского университета и Токийского университета в сотрудничестве с RIKEN и Canon Medical Systems Co. представила живой сенсорный дисплей: искусственный кожный трансплантат, который флуоресцирует в ответ на определенные биомаркеры, например воспаление. Как сообщается в Nature Communications, система использует естественную регенерацию кожи тела для поддержки долгосрочного мониторинга биомаркеров, обеспечивая визуальное считывание без забора крови после имплантации и интуитивную оценку путем наблюдения.
Больше, чем просто кожа
Мониторинг внутренних биомаркеров — белков, которые указывают на воспаление, стресс или заболевание, — обычно основан на заборе крови или внешних датчиках, которые работают только в течение ограниченного периода времени.
«Обычные подходы часто инвазивны или дают только моментальные снимки», — говорит выдающийся профессор Хироюки Фудзита из Токийского городского университета (почетный профессор Токийского университета). «Нашей целью было изучить биологически интегрированную систему, которая обеспечивает непрерывное зондирование и интуитивную интерпретацию даже дома».
Для достижения этой цели исследователи использовали эпидермальные стволовые клетки, которые естественным образом поддерживают и обновляют кожу на протяжении всей жизни. Путем генетической инженерии этих клеток, отвечающих на передачу воспалительных сигналов, а точнее на активацию пути NF-?B, команда создала ткань кожи, которая экспрессирует усиленный зеленый флуоресцентный белок (EGFP) в ответ на сигналы, связанные с воспалением.
Когда датчик является частью тела
При трансплантации на мышей модифицированная кожа приживляется и функционально интегрируется с тканью хозяина. При индукции воспаления пересаженная область излучает зеленую флуоресценцию, преобразуя внутренние молекулярные сигналы во внешний оптический сигнал.
Поскольку датчик содержит живые эпидермальные стволовые клетки, он поддерживается за счет естественного обновления кожи.
В отличие от обычных устройств, которые требуют источников питания или периодической замены, эта система биологически поддерживается самим организмом. В наших экспериментах функциональность датчика сохранялась более 200 дней, поскольку сконструированные стволовые клетки непрерывно регенерировали эпидермис».
Профессор Сёдзи Такеучи, Токийский университет
На пути к видимому, долгосрочному мониторингу биомаркеров
Это исследование демонстрирует доказательство концепции долгосрочного, биологически интегрированного зондирования без батарей, проводов или активных действий пользователя. Хотя эта работа была сосредоточена на воспалительных процессах Модифицируя молекулярные мишени, можно разработать аналогичные кожные конструкции, способные реагировать на другие физиологические или метаболические сигналы.
Исследователи отмечают, что такая технология может найти применение за пределами здравоохранения, в том числе в исследованиях на животных и ветеринарной медицине, где визуальные индикаторы состояния здоровья могут помочь в раннем выявлении заболеваний у животных, не способных передавать симптомы.
Хотя эта работа все еще находится на ранней доклинической стадии, она предлагает биологически обоснованный подход к лечению. взаимодействие живых тканей с сенсорными функциями, стирание границ между биологическими системами и инженерными устройствами.
