p 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. Esses sensores permitem o monitoramento constante da progressão da doença e do sucesso terapêutico. Contudo, até agora, os sensores implantáveis ​​não são adequados para permanecer no corpo permanentemente e precisam ser substituídos após alguns dias ou semanas. p Também existe o problema da rejeição do implante, pois o sistema imunológico reconhece o sensor como um objeto estranho. Com muitas tecnologias, a cor do sensor, que indica mudanças de concentração, é instável e desaparece com o tempo. Cientistas da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) desenvolveram um novo tipo de sensor implantável que pode ser implantado no corpo por vários meses. O sensor é baseado em nanopartículas de ouro com cores estáveis ​​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 da droga, mudando sua cor.

p O grupo de pesquisa do professor Carsten Soennichsen na JGU tem usado nanopartículas de ouro como sensores para detectar pequenas quantidades de proteínas em células de fluxo microscópicas por muitos anos. Nanopartículas de ouro agem como pequenas antenas para a luz:elas a absorvem e espalham fortemente, e parecer colorido. Eles reagem às alterações ao seu redor mudando de cor. A equipe de Soennichsen explorou esse conceito para sensores médicos implantados.

p Para evitar que as partículas minúsculas se espalhem ou sejam degradadas pelas células do sistema imunológico, eles estão embutidos em um hidrogel poroso com uma 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 do que um centavo e mais fino do que um milímetro, "disse o professor Carsten Soennichsen, chefe do Grupo de Nanobiotecnologia da JGU. Uma vez que as nanopartículas de ouro são refletidas no comprimento de onda infravermelho, eles não são visíveis a olho nu. Contudo, um tipo especial de dispositivo de medição pode detectar sua cor de forma não invasiva através da pele.

p Em seu estudo publicado em Nano Letras , os pesquisadores do JGU 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 foram transportadas para o sensor através da corrente sanguínea. Ao se ligar a receptores específicos na superfície das nanopartículas de ouro, eles induzem mudança de cor que depende da concentração do medicamento. Graças às nanopartículas de ouro de cor estável e ao hidrogel de integração de tecido, o sensor permaneceu mecanicamente e opticamente estável por vários meses.

p “Estamos acostumados com o branqueamento de objetos coloridos com o tempo. Nanopartículas de ouro, Contudo, Não utilizar alvejante, mas mantenha sua cor permanentemente. Como eles podem ser facilmente revestidos com vários receptores, eles são uma plataforma ideal para sensores implantáveis, "explicou a Dra. Katharina Kaefer, primeiro autor do estudo.

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

p Soennichsen teve a ideia de usar nanopartículas de ouro como sensores implantados em 2004, quando ele começou sua pesquisa em química biofísica como professor júnior em Mainz. Contudo, o projeto não foi realizado até 10 anos depois, em cooperação com o Dr. Thies Schroeder e a Dra. Katharina Kaefer, ambos os cientistas da JGU. Schroeder tinha experiência em pesquisa biológica e ciência animal de laboratório e já havia concluído vários anos de trabalho de pesquisa nos EUA.

p Kaefer estava procurando um tema interessante para seu doutorado e estava particularmente interessada na natureza complexa e interdisciplinar do projeto. Os resultados iniciais levaram a uma bolsa concedida a Kaefer pelo Max Planck Graduate Center (MPGC), bem como ao apoio financeiro da Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation. "Esse projeto requer muitas pessoas com diferentes formações científicas. Passo a passo, conseguimos convencer mais e mais pessoas da nossa ideia, "disse Soennichsen. Em última análise, foi o trabalho em equipe interdisciplinar que resultou no desenvolvimento bem-sucedido do primeiro sensor implantado funcional com nanopartículas de ouro.