Bioelektronik Hidup:Sensor Kulit Cerdas yang Mendeteksi dan Menyembuhkan

Universitas Chicago, Illinois

Jiuyun Shi memegang perangkat kecil yang ia dan tim ilmuwan Universitas Chicago ciptakan yang mengintegrasikan sel hidup, gel, dan sensor untuk menciptakan “bioelektronik hidup” untuk menyembuhkan kulit. (Gambar:Jiuyun Shi dan Bozhi Tian)

Selama bertahun-tahun, laboratorium Profesor Bozhi Tian telah mempelajari cara mengintegrasikan dunia elektronik — yang kaku, metalik, besar — dengan dunia bodi — yang lembut, fleksibel, halus.

Dalam karya terbarunya, mereka telah menciptakan prototipe dari apa yang mereka sebut “bioelektronik hidup” — kombinasi sel hidup, gel, dan elektronik yang dapat berintegrasi dengan jaringan hidup.

Tambalan tersebut terbuat dari sensor, sel bakteri, dan gel yang terbuat dari pati dan gelatin. Pengujian pada tikus menemukan bahwa perangkat tersebut dapat terus memantau dan memperbaiki gejala mirip psoriasis, tanpa menyebabkan iritasi pada kulit.

“Ini adalah jembatan dari bioelektronik tradisional, yang menggabungkan sel-sel hidup sebagai bagian dari terapi,” kata Jiuyun Shi, salah satu penulis makalah ini dan mantan Ph.D. mahasiswa di lab Tian (sekarang di Universitas Stanford).

“Kami sangat gembira karena proses pembuatannya telah berlangsung selama satu setengah dekade,” kata Tian.

Para peneliti berharap prinsip-prinsip tersebut juga dapat diterapkan pada bagian tubuh lain, seperti stimulasi jantung atau saraf. Studi ini dipublikasikan di Sains.

Memasangkan perangkat elektronik dengan tubuh manusia selalu sulit. Meskipun perangkat seperti alat pacu jantung telah meningkatkan banyak kehidupan, perangkat ini juga mempunyai kelemahan; barang elektronik cenderung besar dan kaku serta dapat menyebabkan iritasi.

Namun laboratorium Tian mengkhususkan diri dalam mengungkap prinsip dasar di balik bagaimana sel dan jaringan hidup berinteraksi dengan bahan sintetis; pekerjaan mereka sebelumnya mencakup alat pacu jantung kecil yang dapat dikontrol dengan bahan ringan dan kuat namun fleksibel yang dapat menjadi dasar implan tulang.

Dalam penelitian ini, mereka mengambil pendekatan baru. Biasanya, bioelektronik terdiri dari perangkat elektronik itu sendiri, ditambah lapisan lembut agar tidak terlalu mengiritasi tubuh.

Namun kelompok Tian bertanya-tanya apakah mereka dapat menambah kemampuan baru dengan mengintegrasikan komponen ketiga:sel hidup itu sendiri. Kelompok ini tertarik dengan khasiat penyembuhan bakteri tertentu seperti S. epidermidis, mikroba yang secara alami hidup di kulit manusia dan terbukti mengurangi peradangan.

Patch tipis wafer dilengkapi sirkuit elektronik fleksibel, gel yang terbuat dari tepung tapioka dan gelatin, serta bakteri ramah yang membantu mengatasi kondisi kulit. (Gambar:Jiuyun Shi dan Bozhi Tian)

Mereka menciptakan perangkat dengan tiga komponen. Kerangkanya adalah sirkuit elektronik tipis dan fleksibel dengan sensor. Itu dilapisi dengan gel yang terbuat dari tepung tapioka dan gelatin, yang sangat lembut dan meniru susunan jaringan itu sendiri. Terakhir, S. epidermidis mikroba dimasukkan ke dalam gel.

Saat perangkat diletakkan di kulit, bakteri akan mengeluarkan senyawa yang mengurangi peradangan, dan sensor memantau kulit untuk mencari sinyal seperti suhu dan kelembapan kulit.

Dalam pengujian dengan tikus yang rentan terhadap kondisi kulit mirip psoriasis, terdapat penurunan gejala yang signifikan.

Pengujian awal mereka dilakukan selama seminggu, namun para peneliti berharap sistem tersebut, yang mereka sebut sebagai platform ABLE, untuk Active Biointegrated Living Electronics, dapat digunakan selama setengah tahun atau lebih. Untuk membuat perawatan lebih nyaman, kata mereka, perangkat dapat dikeringkan dengan cara dibekukan untuk disimpan dan mudah direhidrasi bila diperlukan.

Karena efek penyembuhan diberikan oleh mikroba, “Ini seperti obat hidup— Anda tidak perlu mengisinya kembali,” kata Saehyun Kim, salah satu penulis makalah tersebut dan juga seorang Ph.D. mahasiswa di lab Tian.

Selain mengobati psoriasis, para ilmuwan dapat membayangkan penerapan seperti tambalan untuk mempercepat penyembuhan luka pada pasien diabetes.

Mereka juga berharap untuk memperluas pendekatan pada jenis jaringan dan jenis sel lainnya. “Misalnya, bisakah Anda membuat perangkat penghasil insulin, atau perangkat yang berinteraksi dengan neuron?” kata Tian. “Ada banyak penerapan potensial.”

Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Laurie Fickman di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya.; 713-743-8454.