Имплантируемые биосенсоры представляют собой перспективное направление в медицине, однако их эффективность существенно ограничена явлением биозагрязнения. Этот процесс характеризуется накоплением бактерий, клеток и молекул на поверхности сенсора, что блокирует его функциональность. Кроме того, имплантаты могут вызывать нежелательные воспалительные иммунные реакции и образование фиброзной ткани, что еще больше снижает их полезность.
Исследователи из Института Висса при Гарвардском университете разработали инновационное покрытие, способное значительно увеличить срок службы биосенсоров. Новая технология сохраняет электрическую сигнальную активность устройств, одновременно предотвращая биозагрязнение. Это открытие потенциально позволит проводить непрерывные измерения в течение нескольких недель, что представляет собой существенный прорыв в данной области.
Уникальность разработанного покрытия заключается в его составе — оно представляет собой сшитую решетку из бычьего сывороточного альбумина (BSA) и функционализированного графена. Графеновый компонент обеспечивает эффективную электрическую сигнализацию, в то время как решетка BSA препятствует неспецифическому связыванию загрязняющих веществ. Кроме того, покрытие позволяет стабильно включать антитела для обнаружения аналитов и антибиотические препараты.
Результаты исследований показали впечатляющую эффективность нового покрытия. Оно успешно подавляло рост Pseudomonas aeruginosa — бактерии, ответственной за образование устойчивых к антибиотикам биопленок. Также было продемонстрировано предотвращение адгезии первичных человеческих фибробластов и нежелательной активации иммунных клеток. Сенсоры с новым покрытием сохраняли свои возможности обнаружения в течение как минимум трех недель и успешно детектировали два воспалительных белка в человеческой плазме в непрерывном режиме.
Исследование проводилось под руководством основателя и директора Института Висса, доктора медицинских наук Дональда Ингбера. Первым автором работы стала София Уэрхэм-Матиасен, доктор философии. В команду также входили Паван Джолли, бывший старший научный сотрудник Института Висса, Хенрик Бенгтссон из Novo Nordisk, Томас Бьярншольт из Центра биопленок Костертона Университета Копенгагена, а также другие исследователи: Нандхини Радха Шанмугам, Бадринатх Джаганнатх, Пранав Прабхала, Юньхао Чжай, Аликан Озкан, Араш Назирипур и Рохини Сингх. Коммерциализацией связанной технологии занимается стартап StataDX, созданный при поддержке Института Висса.
Практическая ценность разработки заключается в том, что покрытие может быть изготовлено из недорогих компонентов с использованием простого масштабируемого процесса для производства в больших количествах. Технология запатентована Институтом Висса, который в настоящее время ищет партнеров для практического применения разработки.
Потенциальные области применения новой технологии включают долгосрочный мониторинг пациентов с хроническими или аутоиммунными заболеваниями, оценку реакции пациентов на терапию или в клинических испытаниях, а также измерение физиологических и патологических сигналов в различных органах. Результаты исследования опубликованы в журнале Biosensors.
Данная разработка представляет собой значительный шаг вперед в области имплантируемых биосенсоров, открывая новые возможности для длительного мониторинга состояния пациентов и более эффективного лечения различных заболеваний.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследователи из Института Висса при Гарвардском университете разработали инновационное покрытие, способное значительно увеличить срок службы биосенсоров. Новая технология сохраняет электрическую сигнальную активность устройств, одновременно предотвращая биозагрязнение. Это открытие потенциально позволит проводить непрерывные измерения в течение нескольких недель, что представляет собой существенный прорыв в данной области.
Уникальность разработанного покрытия заключается в его составе — оно представляет собой сшитую решетку из бычьего сывороточного альбумина (BSA) и функционализированного графена. Графеновый компонент обеспечивает эффективную электрическую сигнализацию, в то время как решетка BSA препятствует неспецифическому связыванию загрязняющих веществ. Кроме того, покрытие позволяет стабильно включать антитела для обнаружения аналитов и антибиотические препараты.
Результаты исследований показали впечатляющую эффективность нового покрытия. Оно успешно подавляло рост Pseudomonas aeruginosa — бактерии, ответственной за образование устойчивых к антибиотикам биопленок. Также было продемонстрировано предотвращение адгезии первичных человеческих фибробластов и нежелательной активации иммунных клеток. Сенсоры с новым покрытием сохраняли свои возможности обнаружения в течение как минимум трех недель и успешно детектировали два воспалительных белка в человеческой плазме в непрерывном режиме.
Исследование проводилось под руководством основателя и директора Института Висса, доктора медицинских наук Дональда Ингбера. Первым автором работы стала София Уэрхэм-Матиасен, доктор философии. В команду также входили Паван Джолли, бывший старший научный сотрудник Института Висса, Хенрик Бенгтссон из Novo Nordisk, Томас Бьярншольт из Центра биопленок Костертона Университета Копенгагена, а также другие исследователи: Нандхини Радха Шанмугам, Бадринатх Джаганнатх, Пранав Прабхала, Юньхао Чжай, Аликан Озкан, Араш Назирипур и Рохини Сингх. Коммерциализацией связанной технологии занимается стартап StataDX, созданный при поддержке Института Висса.
Практическая ценность разработки заключается в том, что покрытие может быть изготовлено из недорогих компонентов с использованием простого масштабируемого процесса для производства в больших количествах. Технология запатентована Институтом Висса, который в настоящее время ищет партнеров для практического применения разработки.
Потенциальные области применения новой технологии включают долгосрочный мониторинг пациентов с хроническими или аутоиммунными заболеваниями, оценку реакции пациентов на терапию или в клинических испытаниях, а также измерение физиологических и патологических сигналов в различных органах. Результаты исследования опубликованы в журнале Biosensors.
Данная разработка представляет собой значительный шаг вперед в области имплантируемых биосенсоров, открывая новые возможности для длительного мониторинга состояния пациентов и более эффективного лечения различных заболеваний.
