Tato Terbuat dari Nanopartikel Emas Merevolusi Diagnostik Medis

Ide sensor implan yang terus menerus mengirimkan informasi tentang nilai-nilai vital dan konsentrasi zat atau obat dalam tubuh telah mempesona dokter dan ilmuwan untuk waktu yang lama. Sensor tersebut memungkinkan pemantauan konstan perkembangan penyakit dan keberhasilan terapi. Namun, sampai saat ini sensor implan belum cocok untuk tetap berada di dalam tubuh secara permanen tetapi harus diganti setelah beberapa hari atau minggu. Di satu sisi, ada masalah penolakan implan karena tubuh mengenali sensor sebagai benda asing. Di sisi lain, warna sensor, yang menunjukkan perubahan konsentrasi sejauh ini tidak stabil dan memudar seiring waktu. Para ilmuwan di Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) telah mengembangkan jenis baru dari sensor implan yang dapat dioperasikan di dalam tubuh selama beberapa bulan. Sensor ini didasarkan pada nanopartikel emas warna-stabil yang dimodifikasi dengan reseptor untuk molekul tertentu. Tertanam ke dalam jaringan polimer buatan, nanogold ditanamkan di bawah kulit di mana ia melaporkan perubahan konsentrasi obat dengan mengubah warnanya.

Kelompok penelitian Profesor Carsten Sӧnnichsen telah menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor untuk mendeteksi sejumlah kecil protein dalam sel aliran mikroskopis selama bertahun-tahun. Nanopartikel emas bertindak sebagai antena kecil untuk cahaya. Mereka sangat menyerap dan menyebarkannya dan, karenanya, tampak berwarna-warni. Mereka bereaksi terhadap perubahan di sekitarnya dengan mengubah warna. Tim Sӧnnichsen telah mengeksploitasi konsep ini untuk penginderaan medis yang ditanamkan.

Untuk mencegah partikel-partikel kecil berenang menjauh atau didegradasi oleh sel-sel kekebalan, mereka disematkan dalam hidrogel berpori dengan konsistensi seperti jaringan. Setelah ditanamkan di bawah kulit, pembuluh darah kecil dan sel tumbuh ke dalam pori-pori. Sensor terintegrasi dalam jaringan dan tidak ditolak sebagai benda asing. “Sensor kami seperti tato tak terlihat, tidak lebih besar dari satu sen dan lebih tipis dari satu milimeter,” kata Sӧnnichsen. Karena nanopartikel emas adalah inframerah, mereka tidak terlihat oleh mata. Namun, jenis alat pengukur khusus dapat mendeteksi warnanya secara noninvasif melalui kulit.

Dalam studi mereka, para peneliti menanamkan sensor nanopartikel emas mereka di bawah kulit tikus tak berbulu. Perubahan warna pada sensor ini dipantau setelah pemberian berbagai dosis antibiotik. Molekul obat diangkut ke sensor melalui aliran darah. Dengan mengikat reseptor spesifik pada permukaan nanopartikel emas, mereka menginduksi perubahan warna yang tergantung pada konsentrasi obat. Berkat nanopartikel emas warna-stabil dan hidrogel yang mengintegrasikan jaringan, sensor ditemukan tetap stabil secara mekanis dan optik selama beberapa bulan.

Benda berwarna memutih seiring waktu. Namun, nanopartikel emas tidak memutihkan, tetapi mempertahankan warnanya secara permanen. Karena mereka dapat dengan mudah dilapisi dengan reseptor yang berbeda, mereka adalah platform yang ideal untuk sensor implan.

Konsep ini dapat digeneralisasikan dan memiliki potensi untuk memperpanjang masa pakai sensor implan. Di masa depan, sensor implan berbasis nanopartikel emas dapat digunakan untuk mengamati konsentrasi berbagai biomarker atau obat dalam tubuh secara bersamaan. Sensor tersebut dapat digunakan dalam pengembangan obat, penelitian medis, atau pengobatan yang dipersonalisasi, seperti pengelolaan penyakit kronis.