Es besteht kein Zweifel, Einer der heiligen Grale der Medizin: die Verfolgung der Gesundheitauf zellulärer Ebene, um etwaige Probleme zu erkennen. Und zwei Wissenschaftlerteams arbeiten parallel daran und nutzen dabei eine innovative Technologie: Nanotattoos.
Der erste von ihnen besteht aus zwei Experten der Universität Istanbul, Onur Ergen und Kristen D. Belcastro. Hierbei handelt es sich um einen Nano-Tattoo-Sensor, der mithilfe des Prinzips der Rückstreuung eine passive drahtlose Datenübertragung ermöglicht, ohne dass externe Stromquellen wie Batterien erforderlich sind. Der Sensoren wandeln mechanische Energie in elektrische Energie um durch Körperbewegungen und kommunizieren über Algorithmen der künstlichen Intelligenz mit Geräten in der Nähe. Diese Sensoren bieten einen erheblichen Vorteil, da sie Daten über einen breiten Bandbereich übertragen und nicht über die begrenzten Frequenzen, die die RFID-Tag-Technologie für ähnliche Zwecke zulässt. Dank ihnen wäre es zum Beispiel möglich gewesen ein kabelloses und intelligentes Elektrokardiogramm. Die Fortschritte waren beschrieben in Electron Device Letters.
Das andere Team, das sich auf diese Technologie konzentriert, wird von David Gracias von der Johns Hopkins University geleitet. Ihr Team hat sich weiterentwickelt nanoskalige Tattoos, die an lebenden Zellen haften könnenS. Tätowierungen reagieren auf die Bewegungen der Zellen und passen sich der feuchten, flüssigen Außenstruktur der Zellen an.
„Wenn wir uns vorstellen, wohin das alles in der Zukunft führen wird, hätten wir gerne Sensoren zur Fernüberwachung und -steuerung des Status einzelner Zellen und die Umgebung, die diese Zellen umgibt, in Echtzeit – erklärt Gracias in einer Erklärung –. „Wenn wir Technologien hätten, um die Gesundheit isolierter Zellen zu verfolgen, könnten wir Krankheiten vielleicht viel früher diagnostizieren und behandeln und nicht warten, bis das gesamte Organ geschädigt ist.“
Der Fortschritt wurde in Nano Letters veröffentlicht und beschreibt die Tätowierungen oder Sensoren als ungiftig und nicht-invasiv und in der Lage, die Lücke zwischen lebenden Zellen oder Geweben und herkömmlichen Sensoren und elektronischen Materialien zu schließen. Sie ähneln im Wesentlichen Barcodes oder QR-Codes.
„Wir reden darüber, so etwas zu setzen ein elektronisches Tattoo auf einem lebenden Objekt, das Dutzende Male kleiner ist als der Kopf einer Stecknadel – fügt Danke hinzu -. „Es ist der erste Schritt zur Installation von Sensoren und elektronischen Komponenten in lebenden Zellen.“
Die vom Gracias-Team entwickelten Strukturen Sie konnten 16 Stunden lang an den Zellen haften, auch wenn sich die Zellen bewegten. Die Tätowierungen wurden in Form von Matrizen aus Gold hergestellt, einem Material, das für seine Fähigkeit bekannt ist, Signalverluste oder Verzerrungen in der elektronischen Verkabelung zu verhindern. Sie befestigten die Matrizen an Zellen, die im menschlichen Körper Gewebe produzieren und unterstützen, den sogenannten Fibroblasten. Anschließend wurden die Matrizen mit molekularen Klebstoffen behandelt und mithilfe eines Alginat-Hydrogelfilms, einem gelartigen Laminat, das sich auflösen kann, nachdem das Gold an der Zelle haftet, auf die Zellen übertragen.
„Wir haben gezeigt, dass wir komplexe Nanomuster an lebende Zellen anbringen und gleichzeitig sicherstellen können, dass die Zelle nicht stirbt“, schließt Gracias. „Es ist ein sehr wichtiges Ergebnis, dass Zellen mit Tätowierungen leben und sich bewegen können, da oft eine erhebliche Inkompatibilität zwischen lebenden Zellen und den Methoden besteht, die Ingenieure zur Herstellung elektronischer Produkte verwenden.“
Der nächste Schritt besteht darin, komplexere Nanoschaltkreise zu verbinden, die über längere Zeiträume an Ort und Stelle bleiben können. Sie wollen auch Experimentieren Sie mit verschiedenen Zelltypen und sehen Sie sich die Reaktionen an.
