Sensor de Tatuagem com Nanopartículas de Ouro Revoluciona Monitoramento Contínuo de Saúde

A ideia de sensores implantáveis que transmitem continuamente informações sobre valores vitais e concentrações de substâncias ou drogas no corpo fascinou médicos e cientistas por muito tempo. Tais sensores permitem o monitoramento constante da progressão de doenças e sucesso terapêutico. No entanto, até agora sensores implantáveis não eram adequados para permanecer no corpo permanentemente, mas tinham que ser substituídos após alguns dias ou semanas. Por um lado, há o problema de rejeição do implante porque o corpo reconhece o sensor como objeto estranho. Por outro lado, a cor do sensor, que indica mudanças de concentração, tem sido instável até agora e desbotava com o tempo. Cientistas da Universidade Johannes Gutenberg 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 estáveis em cor que são modificadas com receptores para moléculas específicas. Incorporadas em um tecido polimérico artificial, as nanopartículas de ouro são implantadas sob a pele onde relatam mudanças nas concentrações de drogas mudando de cor.

O grupo de pesquisa do Professor Carsten Sönnichsen tem usado nanopartículas de ouro como sensores para detectar pequenas quantidades de proteínas em células de fluxo microscópicas por muitos anos. Nanopartículas de ouro atuam como pequenas antenas para luz. Elas absorvem e espalham fortemente a luz e, portanto, aparecem coloridas. Elas reagem a alterações em seu ambiente mudando de cor. A equipe de Sönnichsen explorou este conceito para sensoriamento médico implantado.

Para evitar que as minúsculas partículas nadem para longe ou sejam degradadas por células imunes, elas são incorporadas em um hidrogel poroso com consistência semelhante a tecido. Uma vez implantadas sob a pele, pequenos vasos sanguíneos e células crescem nos poros. O sensor é integrado no tecido e não é rejeitado como corpo estranho. "Nosso sensor é como uma tatuagem invisível, não muito maior que uma moeda de um centavo e mais fino que um milímetro", disse Sönnichsen. Como as nanopartículas de ouro são infravermelhas, não são visíveis a olho nu. No entanto, um tipo especial de dispositivo de medição pode detectar sua cor não invasivamente através da pele.

Em seu estudo, os pesquisadores implantaram seus sensores de nanopartículas de ouro sob a pele de ratos sem pelos. Mudanças de cor nestes sensores foram monitoradas após administração de várias doses de um antibiótico. As moléculas da droga são transportadas ao sensor via corrente sanguínea. Ao ligar a receptores específicos na superfície das nanopartículas de ouro, elas induzem mudança de cor dependente da concentração da droga. Graças às nanopartículas de ouro estáveis em cor e ao hidrogel integrador de tecido, o sensor permaneceu mecanicamente e opticamente estável por vários meses.

Objetos coloridos desbotam com o tempo. Nanopartículas de ouro, no entanto, não desbotam, mas mantêm sua cor permanentemente. Como podem ser facilmente revestidas com diferentes receptores, são uma plataforma ideal para sensores implantáveis.

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