Sensor Tattoo Nanopartikel Emas Merevolusi Pemantauan Kesehatan Berkelanjutan
Ide tentang sensor yang dapat ditanam yang terus-menerus mengirimkan informasi tentang nilai vital dan konsentrasi zat atau obat di dalam tubuh telah memukau dokter dan ilmuwan selama waktu yang lama. Sensor semacam itu memungkinkan pemantauan konstan perkembangan penyakit dan keberhasilan terapi. Namun, hingga saat ini sensor yang dapat ditanam tidak cocok untuk tetap di dalam tubuh secara permanen tetapi harus diganti setelah beberapa hari atau minggu. Di satu sisi, ada masalah penolakan implantasi karena tubuh mengenali sensor sebagai objek asing. Di sisi lain, warna sensor, yang menunjukkan perubahan konsentrasi, belum stabil hingga saat ini dan pudar seiring waktu. Ilmuwan di Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) telah mengembangkan jenis sensor yang dapat ditanam yang dapat dioperasikan di dalam tubuh selama beberapa bulan. Sensor berdasarkan nanopartikel emas yang stabil warna yang dimodifikasi dengan reseptor untuk molekul tertentu. Ditanamkan ke dalam jaringan polimer buatan, nanoemas ditanam di bawah kulit di mana ia melaporkan perubahan konsentrasi obat dengan mengubah warnanya.
Grup penelitian Profesor Carsten Sӧnnichsen telah menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor untuk mendeteksi jumlah protein yang sangat kecil dalam sel aliran mikroskopis selama bertahun-tahun. Nanopartikel emas bertindak sebagai antena kecil untuk cahaya. Mereka sangat menyerap dan mencatarkannya dan, oleh karena itu, tampak berwarna. Mereka bereaksi terhadap perubahan di lingkungan sekitar mereka dengan mengubah warna. Tim Sӧnnichsen telah mengeksploitasi konsep ini untuk pemantauan medis yang ditanamkan.
Untuk mencegah partikel kecil ini melarikan diri atau terdegradasi oleh sel kekebalan, mereka ditanamkan dalam hydrogel porous dengan konsistensi seperti jaringan. Setelah ditanam di bawah kulit, pembuluh darah kecil dan sel tumbuh ke dalam pori-pori. Sensor terintegrasi dalam jaringan dan tidak ditolak sebagai tubuh asing. “Sensor kami seperti tato tak terlihat, tidak lebih besar dari koin dan lebih tipis dari satu milimeter,” kata Sӧnnichsen. Karena nanopartikel emas adalah inframerah, mereka tidak terlihat oleh mata. Namun, jenis alat ukur khusus dapat mendeteksi warna mereka secara non-invasif melalui kulit.
Dalam studi mereka para peneliti menanamkan sensor nanopartikel emas mereka di bawah kulit tikus tanpa rambut. Perubahan warna dalam sensor ini dipantau setelah pemberian berbagai dosis antibiotik. Molekul obat diangkut ke sensor melalui aliran darah. Dengan mengikat ke reseptor spesifik pada permukaan nanopartikel emas, mereka menginduksi perubahan warna yang bergantung pada konsentrasi obat. Berkat nanopartikel emas yang stabil warna dan hydrogel yang terintegrasi jaringan, ditemukan sensor tetap stabil secara mekanis dan optik selama beberapa bulan.
Objek berwarna pudar seiring waktu. Nanopartikel emas, sebaliknya, tidak pudar, tetapi mempertahankan warnanya secara permanen. Karena mereka dapat dengan mudah dilapisi dengan berbagai reseptor, mereka adalah platform ideal untuk sensor yang dapat ditanamkan.
Konsep ini dapat disesuaikan dan memiliki potensi untuk memperpanjang umur sensor yang dapat ditanamkan. Di masa depan, sensor yang dapat ditanamkan berbasis nanopartikel emas dapat digunakan untuk mengamati konsentrasi berbagai biomarker atau obat di dalam tubuh secara bersamaan. Sensor semacam itu dapat menemukan aplikasi dalam pengembangan obat, penelitian medis, atau medis personal, seperti manajemen penyakit kronis.
