Nanosensore sottocutaneo 07.11.2013

L'ossido nitrico (NO) è una delle molecole più importanti nelle cellule viventi. È responsabile della trasmissione dei segnali all'interno e tra le cellule e coordina il lavoro del sistema immunitario. Molte cellule tumorali hanno livelli anormali di ossido nitrico, ma gli scienziati non sanno esattamente come funziona questo gas. Quindi, secondo loro, il ruolo dell'ossido nitrico nella progressione del cancro è molto controverso e gli scienziati hanno bisogno di nuovi strumenti per comprendere il processo.

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un nuovo strumento per misurare i livelli di ossido nitrico nel corpo in tempo reale. Il sensore progettato dagli ingegneri può essere impiantato nel corpo (sotto la pelle) per più di un anno e controllare il processo di infiammazione, il processo durante il quale viene prodotto NO.

Questo lavoro è la prima prova che i nanosensori possono essere utilizzati direttamente nel corpo per un lungo periodo di tempo. I sensori realizzati con nanotubi di carbonio dovrebbero essere utilizzati, tra le altre cose, per rilevare altre molecole, come il glucosio. Un team di ricercatori sta già lavorando a un sensore per diabetici che monitorerà i livelli di zucchero e insulina senza la necessità di prelevare campioni di sangue.

Nanotubi di carbonio spessi un nanometro, gli scienziati considerano promettenti per la produzione di sensori. I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno recentemente sviluppato sensori a tubo di carbonio per varie molecole, tra cui perossido di idrogeno e sarin. Tali sensori utilizzano la fluorescenza dei nanotubi di carbonio: quando un nanotubo si lega a una particolare molecola, diventa più luminoso o più debole.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno modificato il nanotubo per creare due diversi tipi di sensori: uno da inserire nel flusso sanguigno per il monitoraggio a breve termine e l'altro per l'impianto a lungo termine sotto la pelle.

Per migliorare le prestazioni del sensore, gli scienziati hanno utilizzato un polimero biocompatibile (polietilenglicole), che impedisce alle particelle di attaccarsi nel flusso sanguigno. Esperimenti sui topi hanno dimostrato che in questo caso le particelle possono passare attraverso i polmoni e il cuore senza causare alcun danno. La maggior parte delle particelle si accumula nel fegato, dove vengono utilizzate per monitorare i livelli di NO. Allo stesso tempo, i ricercatori notano che finora hanno studiato solo il fegato, ma ora vedono che le particelle rimangono nel sangue. Ciò significa che è possibile studiare diverse aree del corpo con l'aiuto di nanoparticelle.

Il sensore per la permanenza a lungo termine nel corpo è costituito da nanotubi incorporati in un gel di alginato (un polimero derivato dalle alghe). Dopo l'impianto sotto la pelle dei topi, il gel è rimasto in posizione e ha funzionato per 400 giorni. Ma i ricercatori suggeriscono che la vita del sensore può essere estesa. In futuro, un tale sensore sarebbe utile per monitorare il cancro o altre malattie infiammatorie e per rilevare le risposte immunitarie in pazienti con anche artificiali o altri dispositivi impiantati.

Gli scienziati stanno ora lavorando per adattare questa tecnologia per il rilevamento del glucosio. Si presume che i nanotubi sostituiranno i sensori elettrochimici per misurare i livelli di zucchero nel sangue, che non funzionano a lungo, e aumenteranno anche il rischio di infezione dovuto alla penetrazione dell'elettrodo sotto la pelle. Ma il nuovo sensore determinerà il livello di zucchero in tempo reale e il microinfusore ad esso collegato fornirà l'ormone nella giusta quantità.