Sensor de tatuaje con nanopartículas de oro revoluciona el monitoreo continuo de salud

La idea de sensores implantables que transmiten continuamente información sobre valores vitales y concentraciones de sustancias o fármacos en el cuerpo ha fascinado a médicos y científicos por mucho tiempo. Tales sensores permiten el monitoreo constante de la progresión de enfermedades y el éxito terapéutico. Sin embargo, hasta ahora los sensores implantables no han sido adecuados para permanecer en el cuerpo permanentemente sino que tenían que ser reemplazados después de unos días o semanas. Por un lado, está el problema de rechazo del implante porque el cuerpo reconoce el sensor como un objeto extraño. Por otro lado, el color del sensor, que indica cambios de concentración ha sido inestable hasta ahora y se desvanecía con el tiempo. Científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) han desarrollado un nuevo tipo de sensor implantable que puede operarse en el cuerpo durante varios meses. El sensor se basa en nanopartículas de oro estables en color que son modificadas con receptores para moléculas específicas. Incrustadas en un tejido polimérico artificial, el nanogold se implanta bajo la piel donde reporta cambios en concentraciones de fármacos cambiando su color.

El grupo de investigación del Profesor Carsten Sönnichsen ha estado usando nanopartículas de oro como sensores para detectar pequeñas cantidades de proteínas en celdas de flujo microscópicas por muchos años. Las nanopartículas de oro actúan como pequeñas antenas para la luz. La absorben y dispersan fuertemente y, por lo tanto, aparecen coloridas. Reaccionan a alteraciones en su entorno cambiando de color. El equipo de Sönnichsen ha explotado este concepto para detección médica implantada.

Para prevenir que las diminutas partículas naden lejos o sean degradadas por células inmunes, se incrustan en un hidrogel poroso con consistencia similar a tejido. Una vez implantado bajo la piel, pequeños vasos sanguíneos y células crecen en los poros. El sensor se integra en el tejido y no es rechazado como cuerpo extraño. "Nuestro sensor es como un tatuaje invisible, no mucho más grande que una moneda de un centavo y más delgado de un milímetro", dijo Sönnichsen. Como las nanopartículas de oro son infrarrojas, no son visibles al ojo. Sin embargo, un tipo especial de dispositivo de medición puede detectar su color no invasivamente a través de la piel.

En su estudio los investigadores implantaron sus sensores de nanopartículas de oro bajo la piel de ratas sin pelo. Los cambios de color en estos sensores fueron monitoreados tras la administración de varias dosis de un antibiótico. Las moléculas del fármaco son transportadas al sensor vía el torrente sanguíneo. Al unirse a receptores específicos en la superficie de las nanopartículas de oro, inducen cambio de color dependiente de la concentración del fármaco. Gracias a las nanopartículas de oro estables en color y el hidrogel integrador de tejido, el sensor se encontró que permanecía mecánica y ópticamente estable durante varios meses.

Los objetos coloreados se decoloran con el tiempo. Las nanopartículas de oro, sin embargo, no se decoloran, sino que mantienen su color permanentemente. Como pueden ser fácilmente recubiertas con diferentes receptores, son una plataforma ideal para sensores implantables.

Este concepto es generalizable y tiene el potencial de extender la vida útil de sensores implantables. En el futuro, sensores implantables basados en nanopartículas de oro podrían usarse para observar concentraciones de diferentes biomarcadores o fármacos en el cuerpo simultáneamente. Tales sensores podrían encontrar aplicación en desarrollo de fármacos, investigación médica o medicina personalizada, como el manejo de enfermedades crónicas.