美科學(xué)家開發(fā)出皮下植入式碳納米管傳感器

        日前，美國麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種碳納米管傳感器，被植入皮膚下后，可全年實(shí)時(shí)監(jiān)測活體動(dòng)物體內(nèi)的分子活動(dòng)，如炎癥反應(yīng)即產(chǎn)生一氧化氮（NO）的過程，或監(jiān)測血糖或胰島素水平，而無需再像傳統(tǒng)方式那樣采取血樣。該研究結(jié)果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。 
        一氧化氮是活細(xì)胞中重要的信號(hào)分子，具有在大腦內(nèi)運(yùn)送信息及調(diào)整免疫系統(tǒng)的功能。在許多癌細(xì)胞中，其水平是波動(dòng)的，但很少有人知道一氧化氮在健康細(xì)胞和癌細(xì)胞內(nèi)的表現(xiàn)方式。麻省理工學(xué)院化學(xué)工程教授邁克爾·斯特拉諾說：“一氧化氮在癌癥演進(jìn)過程中扮演著矛盾的角色，為了更好地了解它，我們需要新的工具。該傳感器提供了一個(gè)用于體內(nèi)實(shí)時(shí)測量一氧化氮及其他潛在分子活動(dòng)的新手段。” 在這項(xiàng)新研究中，研究人員修改了碳納米管，創(chuàng)建了兩個(gè)不同類型的傳感器：一個(gè)可以被注射到血液中用于短期監(jiān)測；另一個(gè)可嵌入到凝膠中，以便植入肌膚用于長期監(jiān)測。 就短期監(jiān)測而言，為了使納米粒子可注射，艾弗森附加了聚乙二醇（PEG），一種可以抑制血液中粒子聚集的生物相容性聚合物。她發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注射到小鼠體內(nèi)，可流動(dòng)的顆粒通過肺和心臟時(shí)沒有造成任何損害。大部分的顆粒積聚在肝臟中，在那里它們可以監(jiān)視與炎癥有關(guān)的一氧化氮。 較長期的傳感器則被嵌入在由藻酸鹽制成的凝膠中，一旦這種凝膠被植入老鼠皮下，可在一個(gè)地方停留并保持功能400天，甚至持續(xù)更長的時(shí)間。這種傳感器可用于監(jiān)測癌癥或其他炎癥性疾病、人造髖關(guān)節(jié)患者的免疫反應(yīng)或其他植入裝置。 
        研究帶頭人博士后妮可·艾弗森在斯特拉諾實(shí)驗(yàn)室制造出了可用作長期監(jiān)測的碳納米管傳感器，并將其植入糖尿病患者的皮膚下，以監(jiān)測他們的血糖或胰島素水平。研究人員用近紅外激光器照射這些傳感器，即可讀出其產(chǎn)生的近紅外熒光信號(hào)，以判斷碳納米管和其他背景熒光之間的差異。 大多數(shù)糖尿病患者必須每天數(shù)次刺破其手指以采取血樣。雖然有可以附著在皮膚上的電化學(xué)葡萄糖傳感器，但這些傳感器至多只能持續(xù)一個(gè)星期，因?yàn)殡姌O會(huì)刺穿皮膚，有感染的危險(xiǎn)。這種新型傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測血糖與胰島素，而不必刺穿患者的手指。