Резюме. Команда ученых Мюнхенского университета разработала технику татуировки, которая изменяет цвет в зависимости от химического состава крови и позволяет в реальном времени отслеживать концентрацию глюкозы, альбумина и уровень кислотности.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Немецкого химического общества (Angewandte Chemie), обещают настоящую революцию в эндокринологии и могут существенно упростить жизнь пациентов с сахарным диабетом (СД) или хроническими заболеваниями почек.
Группа ученых Мюнхенского технического университета, Германия (Universitа tecnica di Monaco, Germania), разработали медицинскую татуировку, изменяющую цвет в зависимости от изменения концентрации глюкозы, альбумина и уровня кислотности (pH).
«Люди меняли свой внешний вид путем введения пигментов в верхний слой кожи в течение более 4000 лет, — отмечают авторы исследования. — Мы разработали функциональную косметическую технологию, сочетающую в себе искусство татуировки и цветометрические биосенсоры».
Впрочем, новую технологию еще предстоит опробовать на людях. Пока успешно прошли клинические испытания татуировки, нанесение на кожу свиней.
Кроме того, пока не все пигменты, используемые для нанесения татуировки, возвращаются в оригинальный цвет после корректировки химического состава крови — а значит, пригодны для многократного применения.
Суть метода
Уровни глюкозы, альбумина и pH были выбраны в качестве основных показателей, поскольку именно они чаще всего сигнализируют о нарушениях в нормальной работе организма.
Альбумин — основной белок, содержащийся в сыворотке крови, его низкая концентрация свидетельствует о проблемах с печенью или почками, а высокая может свидетельствовать о проблемах с сердцем. Уровень глюкозы в крови необходимо постоянно отслеживать больным СД, у которых нарушен метаболизм углеводов. Слишком высокий или слишком низкий уровень pH может быть вызван целым рядом заболеваний.
Все эти три параметра несложно определить в результате обычного анализа крови, однако его можно сделать только в лабораторных условиях. В частности, диабетикам необходимо измерять уровень глюкозы регулярно – иногда по несколько раз в день (перед каждым приемом пищи), – а для каждого подобного измерения нужно сделать укол и взять на анализ каплю крови. Как отмечают авторы исследования, существуют и другие, неинвазивные методы (т.е. не требующие забора крови). Например, специальный пластырь, измеряющий уровень кислотности и глюкозы в крови за счет электрохимического анализа пота. Однако у них есть ряд недостатков, главный из которых – низкая точность измерений.Ученым же удалось разработать несколько красителей, изменяющих цвет в зависимости от концентрации различных веществ (биомаркеров) в межклеточной жидкости. На рис. 1 и 2 изображено, как меняется цвет татуировки в зависимости от каждого показателя. Например, повышение уровня глюкозы в крови придает желтому пигменту зеленый оттенок, который становится все более насыщенным по мере повышения концентрации глюкозы.
Вывод
«Использование татуировки для диагностических, а не косметических целей – концепция будущего, – говорит соавтор исследования доктор Али Етисен (Dr. Ali Yetisen). — Методика заключается в введении индикаторных веществ в татуировку вместо обычного пигмента, где они будут фиксировать изменения концентрации метаболических веществ напрямую, без пространственного расстояния или задержки времени и, возможно, очень длительный период».
Пока только один краситель разработан в совершенстве (определяющий уровень pH), его можно использовать для постоянного мониторинга, поскольку он возвращается к исходному цвету после корректировки химического состава крови. По словам ученых, другие пигменты можно доработать и сделать пригодными для многократного использования, однако это требует проведения дополнительных исследований.
- Yetisen A.K., Moreddu R., Seifi S. et al. (2019) Dermal Tattoo Biosensors для Colorimetric Metabolite Detection. Angewandte chemie, Jun. 3. doi.org/10.1002/anie.201904416.
Анна Хиц