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Implantierbarer Sensor kann Krebs und Diabetes überwachen
Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie ein Sensor, der über ein Jahr lang unter die Haut implantiert werden kann, Entzündungen überwachen und Stickstoffmonoxid nachweisen kann - ein Molekül, das bei bestimmten Krebsarten gestörte Konzentrationen aufweist. Dies ist laut einer Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Nanotechnologie.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) sagen, dass die aus Kohlenstoff-Nanoröhren hergestellten Sensoren auch modifiziert werden können, um andere Moleküle wie Glukose zu detektieren, die bei der Überwachung von Diabetikern helfen könnten.
Den Forschern zufolge ist Stickoxid (NO) ein bedeutendes Signalmolekül in lebenden Zellen. Es überträgt Nachrichten zwischen den Funktionen des Gehirns und des Immunsystems.
In einigen Krebszellen sind NO-Spiegel gestört. Die Forscher stellen jedoch fest, dass Mechanismen dahinter unklar sind.
Um diesen Prozess besser zu verstehen, entwickelten Prof. Michael Strano und die Postdoktorandin Nicole Iverson vom MIT Nanoröhren-Sensoren. Sie sind 1-Nanometer-dicke Zylinder, die hohl sind und aus Kohlenstoff bestehen.
Die Forscher haben zuvor Nanoröhrchen-Sensoren für andere Moleküle wie Wasserstoffoxid entwickelt. Kohlenstoff-Nanoröhren haben eine natürliche Fluoreszenz, erklären die Forscher. Wenn Moleküle sich an ein bestimmtes Ziel anlagern, hellt sich die Röhre auf oder verdunkelt sich.
Andere Forschungen des Teams haben gezeigt, dass Kohlenstoff-Nanoröhren in der Lage sind, NO zu detektieren, wenn die Röhren in DNA mit einer bestimmten Sequenz eingeschlossen sind. Für diese Studie adaptierten die Forscher die Nanoröhren, um zwei separate Sensoren zu entwickeln.
Sensor "funktional" für 400 Tage
Der erste ist ein Sensor, der in den Blutkreislauf injiziert werden kann und eine kurzfristige Überwachung ermöglicht.
Iverson befestigte PEG (Polyethylenglykol) an den Sensor, um es injizierbar zu machen. PEG stoppt die Verklumpung der Partikel im Blutkreislauf.
Bei der Untersuchung dieses injizierbaren Sensors an Mäusen konnte er durch die Lunge und das Herz gelangen und sich in der Leber sammeln, ohne dabei Schäden zu verursachen. Einmal in der Leber, war es in der Lage, NO zu überwachen.
Der andere Sensor ist in ein Gel eingebettet, das für längere Zeit unter die Haut implantiert werden kann. Das Gel besteht aus Alginat - einem Molekül in Algen gefunden.
Als die Forscher diesen Sensor unter die Haut von Mäusen implantierten, stellten sie fest, dass er 400 Tage lang funktionstüchtig war und überall in Position blieb, und sie glauben, dass er noch länger halten könnte.
Die Forscher merken an, dass ein Unterhautsensor bei der Überwachung von Krebs oder anderen Krankheiten, die eine Entzündung verursachen, nützlich sein könnte. Außerdem könnte der Sensor Immunreaktionen bei Patienten mit künstlichen Hüften oder anderen implantierten Geräten erkennen.
Nicole Iverson ist mit dem Instrument abgebildet, mit dem Fluoreszenzsignale von Nanoröhrensensoren gemessen werden, die Stickstoffmonoxid nachweisen. Bildnachweis: Bryce VickmarkWenn beide Sensoren im Körper sind, sind die Forscher in der Lage, ein Nahinfrarot-Fluoreszenzsignal zu erzeugen, indem sie einen Nah-Infrarot-Laser auf sie aufleuchten lassen. Diese Information wird dann an ein Instrument weitergegeben, das in der Lage ist, den Unterschied zwischen den Nanoröhren und anderen Bereichen, die Fluoreszenz abgeben können, zu bestimmen.
Prof. Strano kommentiert diese Ergebnisse:
"Stickoxid hat widersprüchliche Rollen in der Krebsprogression und wir brauchen neue Werkzeuge, um es besser zu verstehen.
Unsere Arbeit bietet ein neues Werkzeug, um dieses wichtige Molekül und möglicherweise andere im Körper selbst und in Echtzeit zu messen. "
Potenzial für Echtzeit-Glukoseüberwachung
Die Forscher sagen, dass sie jetzt nach den Sensoren suchen, um Glukose zu erkennen. Sie tun dies, indem sie die Nanoröhren in verschiedene Arten von Molekülen einhüllen.
Der Sensor würde in Echtzeit eine Glukoseüberwachung ermöglichen, so die Forscher, und er würde mit einer Insulinpumpe verbunden sein, die bei Bedarf Insulin an den Patienten abgeben könnte.
Wenn sich diese Sensoren bei der Glukosedetektion als effektiv erweisen, könnten die Forscher die Notwendigkeit für die Blutentnahme von Diabetikern - die derzeitige Methode zum Nachweis von Glukosespiegeln - eliminieren.
"Der derzeitige Gedanke ist, dass jeder Teil des geschlossenen Systems mit Ausnahme eines genauen und stabilen Sensors vorhanden ist", sagt Prof. Strano. "Es gibt erhebliche Möglichkeiten, Geräte, die jetzt auf dem Markt sind, zu verbessern, damit ein komplettes System realisiert werden kann."
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Inhaltsverzeichnis Ursachen Hausmittel Behandlung Genesung Ein Serom ist der Aufbau von Flüssigkeiten an einem Ort des Körpers, an dem Gewebe entfernt wurde. Sie treten oft als Komplikation einer Operation auf, können sich aber auch nach einer Verletzung entwickeln. In den meisten Fällen sind Serome harmlos und dürfen natürlich heilen. Serome sind nicht mit Krebszellen verwandt und stellen kein erhöhtes Risiko oder Bedenken dar.
