據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國麻省理工學院的研究人員開發(fā)出一種碳納米管傳感器，被植入皮膚下后，可全年實時監(jiān)測活體動物體內(nèi)的分子活動，如炎癥反應即產(chǎn)生一氧化氮(NO)的過程，或監(jiān)測血糖或胰島素水平，而無需再像傳統(tǒng)方式那樣采取血樣。該研究結(jié)果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。
一氧化氮是活細胞中最重要的信號分子，具有在大腦內(nèi)運送信息及調(diào)整免疫系統(tǒng)的功能。在許多癌細胞中，其水平是波動的，但很少有人知道一氧化氮在健康細胞和癌細胞內(nèi)的表現(xiàn)方式。麻省理工學院化學工程教授邁克爾·斯特拉諾說：“一氧化氮在癌癥演進過程中扮演著矛盾的角色，為了更好地了解它，我們需要新的工具。該傳感器提供了一個用于體內(nèi)實時測量一氧化氮及其他潛在分子活動的新手段。”
在這項新研究中，研究人員修改了碳納米管，創(chuàng)建了兩個不同類型的傳感器：一個可以被注射到血液中用于短期監(jiān)測;另一個可嵌入到凝膠中，以便植入肌膚用于長期監(jiān)測。
就短期監(jiān)測而言，為了使納米粒子可注射，艾弗森附加了聚乙二醇(PEG)，一種可以抑制血液中粒子聚集的生物相容性聚合物。她發(fā)現(xiàn)，當注射到小鼠體內(nèi)，可流動的顆粒通過肺和心臟時沒有造成任何損害。大部分的顆粒積聚在肝臟中，在那里它們可以監(jiān)視與炎癥有關(guān)的一氧化氮。
較長期的傳感器則被嵌入在由藻酸鹽制成的凝膠中，一旦這種凝膠被植入老鼠皮下，可在一個地方停留并保持功能400天，甚至持續(xù)更長的時間。這種傳感器可用于監(jiān)測癌癥或其他炎癥性疾病、人造髖關(guān)節(jié)患者的免疫反應或其他植入裝置。
研究帶頭人博士后妮可·艾弗森在斯特拉諾實驗室制造出了可用作長期監(jiān)測的碳納米管傳感器，并將其植入糖尿病患者的皮膚下，以監(jiān)測他們的血糖或胰島素水平。研究人員用近紅外激光器照射這些傳感器，即可讀出其產(chǎn)生的近紅外熒光信號，以判斷碳納米管和其他背景熒光之間的差異。
大多數(shù)糖尿病患者必須每天數(shù)次刺破其手指以采取血樣。雖然有可以附著在皮膚上的電化學葡萄糖傳感器，但這些傳感器至多只能持續(xù)一個星期，因為電極會刺穿皮膚，有感染的危險。這種新型傳感器可實時監(jiān)測血糖與胰島素，而不必刺穿患者的手指。
