Wetenschappers van de Johannes Gutenberg Universiteit in Mainz (Duitsland) hebben een soort tattoo ontwikkeld die in staat is om continu te meten of een medicijn wel voldoende in de bloedstroom van een patiënt terecht komt. Recent werd aandacht aan dit onderzoek besteed in vakpublicatie Nano Letters.

De ‘tattoo’ is een flinterdun vliesje dat gemaakt is van een weefselachtige biocompatibele poreuze gel op waterbasis, met gouden nanodeeltjes die gecoat zijn met receptoren die specifieke moleculen in geneesmiddelen kunnen herkennen. De minuscule sensor is niet groter dan een 10 eurocent muntje, en minder dan een millimeter dik.

Infrarood licht

Wanneer de sensor operatief onderhuids wordt aangebracht, groeien cellen en bloedvaten in de poriën van het synthetische weefsel, zodat bloed ook de nanodeeltjes bereikt. Als dat bloed het geneesmiddel bevat dat overeenkomt met de coating van de nanodeeltjes, dan reageren de nanodeeltjes daarop door infrarood licht in een bepaalde kleur te reflecteren. Al naar gelang de concentratie van het medicijn in het bloed verandert de kleur. Door een speciale infraroodlezer te gebruiken kan dan vervolgens aan de onderhuidse tattoo gezien worden hoeveel medicatie zich in het bloed bevindt. De onderzoekers hebben hun techniek nog niet op mensen toegepast maar wel op haarloze ratten, waarbij het antibioticagehalte in het bloed nauwkeurig afgelezen kon worden dankzij de sensor-tattoos.

Maandenlang actief

In Mainz werkt professor Carsten Sönnichsen met zijn team van de werkgroep Nanobiotechnologie al enkele jaren met gouden nanodeeltjes die als sensoren dienst doen om minieme hoeveelheden proteïne in de bloedstroom te detecteren. De gouden nanodeeltjes weerkaatsen en verstrooien het licht, waardoor het oog verschillende kleuren waarneemt. Die eigenschap is de basis voor de techniek die Sönnichsen nu in de vorm van de onderhuidse tattoo toepast. Wat de nieuwe vinding onderscheidt van eerdere sensor-implantaten is het feit dat de tattoos maandenlang in het lichaam actief kunnen blijven. Tot dusver moesten geïmplanteerde sensoren altijd al na enkele dagen of weken vervangen worden omdat het lichaam ze afstoot.

Hoofdauteur van de studie dr. Katharina Kaefer is enthousiast. “Gekleurde objecten verliezen mettertijd allemaal iets van hun kleur, maar gouden nanodeeltjes verbleken nooit en blijven kleurecht. Dat, en het feit dat ze makkelijk gecoat kunnen worden met allerlei receptoren, maakt ze perfect geschikt om in implanteerbare sensoren te verwerken.”

Referentie

Kaefer et al., Implantable Sensors Based on Gold Nanoparticles for Continuous Long-Term Concentration Monitoring in the Body, Nano Letters, 30 March 2021, DOI:10.1021/acs.nanolett.1c00887

Meer informatie

Bezoek de website van de werkgroep Nanobiotechnologie van de Universiteit van Mainz: https://www.nanobiotech.uni-mainz.de/