Tatuagem feita de nanopartículas de ouro revoluciona o diagnóstico médico

A ideia de sensores implantáveis ​​que transmitem continuamente informações sobre valores vitais e concentrações de substâncias ou drogas no corpo fascina médicos e cientistas há muito tempo. Tais sensores permitem o monitoramento constante da progressão da doença e do sucesso terapêutico. No entanto, até agora, os sensores implantáveis ​​não eram adequados para permanecer no corpo permanentemente, mas precisavam ser substituídos após alguns dias ou semanas. Por um lado, há o problema da rejeição do implante porque o corpo reconhece o sensor como um objeto estranho. Por outro lado, a cor do sensor, que indica mudanças de concentração, tem sido instável até agora e desbotada com o tempo. Cientistas da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) desenvolveram um novo tipo de sensor implantável que pode ser operado no corpo por vários meses. O sensor é baseado em nanopartículas de ouro de cor estável que são modificadas com receptores para moléculas específicas. Incorporado em um tecido polimérico artificial, o nanogold é implantado sob a pele onde relata mudanças nas concentrações do fármaco alterando sua cor.

O grupo de pesquisa do professor Carsten Sӧnnichsen vem usando nanopartículas de ouro como sensores para detectar pequenas quantidades de proteínas em células de fluxo microscópicas há muitos anos. As nanopartículas de ouro atuam como pequenas antenas para a luz. Eles absorvem e espalham fortemente e, portanto, parecem coloridos. Eles reagem às alterações em seus arredores mudando de cor. A equipe de Sӧnnichsen explorou esse conceito para sensoriamento médico implantado.

Para evitar que as minúsculas partículas nadem ou sejam degradadas pelas células do sistema imunológico, elas são incorporadas em um hidrogel poroso com consistência semelhante a um tecido. Uma vez implantado sob a pele, pequenos vasos sanguíneos e células crescem nos poros. O sensor está integrado no tecido e não é rejeitado como corpo estranho. “Nosso sensor é como uma tatuagem invisível, não muito maior que um centavo e mais fino que um milímetro”, disse Sӧnnichsen. Como as nanopartículas de ouro são infravermelhas, elas não são visíveis a olho nu. No entanto, um tipo especial de dispositivo de medição pode detectar sua cor de forma não invasiva através da pele.

Em seu estudo, os pesquisadores implantaram seus sensores de nanopartículas de ouro sob a pele de ratos sem pelos. As mudanças de cor nesses sensores foram monitoradas após a administração de várias doses de um antibiótico. As moléculas da droga são transportadas para o sensor através da corrente sanguínea. Ao se ligarem a receptores específicos na superfície das nanopartículas de ouro, elas induzem a mudança de cor que depende da concentração do fármaco. Graças às nanopartículas de ouro de cor estável e ao hidrogel de integração de tecidos, o sensor permaneceu mecanicamente e opticamente estável por vários meses.

Objetos coloridos descolorem com o tempo. As nanopartículas de ouro, no entanto, não branqueiam, mas mantêm sua cor permanentemente. Como eles podem ser facilmente revestidos com diferentes receptores, eles são uma plataforma ideal para sensores implantáveis.

Este conceito é generalizável e tem potencial para estender a vida útil dos sensores implantáveis. No futuro, sensores implantáveis ​​baseados em nanopartículas de ouro poderão ser usados ​​para observar concentrações de diferentes biomarcadores ou drogas no corpo simultaneamente. Esses sensores podem encontrar aplicação no desenvolvimento de medicamentos, pesquisa médica ou medicina personalizada, como o gerenciamento de doenças crônicas.