“Tato Tak Terlihat” Terbuat dari Nanopartikel Emas Merevolusi Diagnostik Medis

TerasKaltim

Gold Nanoparticles Embedded in a Porous Hydrogel

Perubahan warna nanopartikel emas di bawah kulit mengungkapkan perubahan konsentrasi zat dalam tubuh.

Gagasan tentang sensor implan yang terus menerus mengirimkan informasi tentang nilai vital dan konsentrasi zat atau obat dalam tubuh telah menarik perhatian para dokter dan ilmuwan sejak lama. Sensor tersebut memungkinkan pemantauan konstan perkembangan penyakit dan keberhasilan terapi. Namun, sampai saat ini sensor implan belum cocok untuk tetap berada di dalam tubuh secara permanen tetapi harus diganti setelah beberapa hari atau minggu. Di satu sisi, ada masalah penolakan implan karena tubuh mengenali sensor sebagai benda asing. Di sisi lain, warna sensor yang menunjukkan perubahan konsentrasi sejauh ini tidak stabil dan memudar seiring waktu.

Para ilmuwan di Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) telah mengembangkan jenis baru dari sensor implan yang dapat dioperasikan di dalam tubuh selama beberapa bulan. Sensor ini didasarkan pada nanopartikel emas warna-stabil yang dimodifikasi dengan reseptor untuk molekul tertentu. Tertanam ke dalam jaringan polimer buatan, nanogold ditanamkan di bawah kulit di mana ia melaporkan perubahan konsentrasi obat dengan mengubah warnanya.
Implan melaporkan informasi sebagai “tato tak terlihat”

Kelompok penelitian Profesor Carsten Sönnichsen di JGU telah menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor untuk mendeteksi sejumlah kecil protein dalam sel aliran mikroskopis selama bertahun-tahun. Nanopartikel emas bertindak sebagai antena kecil untuk cahaya: Mereka sangat menyerap dan menyebarkannya dan, karenanya, tampak berwarna-warni. Mereka bereaksi terhadap perubahan di sekitarnya dengan mengubah warna. Tim Sönnichsen telah mengeksploitasi konsep ini untuk penginderaan medis yang ditanamkan.

Untuk mencegah partikel-partikel kecil berenang menjauh atau didegradasi oleh sel-sel kekebalan, mereka disematkan dalam hidrogel berpori dengan konsistensi seperti jaringan. Setelah ditanamkan di bawah kulit, pembuluh darah kecil dan sel tumbuh ke dalam pori-pori. Sensor terintegrasi dalam jaringan dan tidak ditolak sebagai benda asing. “Sensor kami seperti tato tak terlihat, tidak lebih besar dari satu sen dan lebih tipis dari satu milimeter,” kata Profesor Carsten Sönnichsen, kepala Grup Nanobioteknologi di JGU. Karena nanopartikel emas adalah inframerah, mereka tidak terlihat oleh mata. Namun, jenis alat pengukur khusus dapat mendeteksi warnanya secara noninvasif melalui kulit.

Dalam studi mereka yang diterbitkan di Nano Letters, para peneliti JGU menanamkan sensor nanopartikel emas mereka di bawah kulit tikus yang tidak berbulu. Perubahan warna pada sensor ini dipantau setelah pemberian berbagai dosis antibiotik. Molekul obat diangkut ke sensor melalui aliran darah. Dengan mengikat reseptor spesifik pada permukaan nanopartikel emas, mereka menginduksi perubahan warna yang tergantung pada konsentrasi obat. Berkat nanopartikel emas warna-stabil dan hidrogel yang mengintegrasikan jaringan, sensor ditemukan tetap stabil secara mekanis dan optik selama beberapa bulan.
Potensi besar nanopartikel emas sebagai sensor medis implan yang tahan lama

“Kami terbiasa dengan benda berwarna yang memutih seiring waktu. Namun, nanopartikel emas tidak memutihkan tetapi mempertahankan warnanya secara permanen. Karena mereka dapat dengan mudah dilapisi dengan berbagai reseptor yang berbeda, mereka adalah platform yang ideal untuk sensor implan, ”jelas Dr. Katharina Kaefer, penulis pertama studi tersebut.

Konsep baru ini dapat digeneralisasikan dan memiliki potensi untuk memperpanjang masa pakai sensor implan. Di masa depan, sensor implan berbasis nanopartikel emas dapat digunakan untuk mengamati konsentrasi berbagai biomarker atau obat dalam tubuh secara bersamaan. Sensor tersebut dapat menemukan aplikasi dalam pengembangan obat, penelitian medis, atau obat pribadi, seperti pengelolaan penyakit kronis.
Kerja tim interdisipliner membawa kesuksesan

Sönnichsen memiliki ide untuk menggunakan nanopartikel emas sebagai sensor yang ditanamkan pada tahun 2004 ketika dia memulai penelitiannya di bidang kimia biofisik sebagai profesor junior di Mainz. Namun, proyek tersebut tidak terealisasi hingga sepuluh tahun kemudian bekerja sama dengan Dr. Thies Schroeder dan Dr. Katharina Kaefer, keduanya ilmuwan di JGU. Schroeder berpengalaman dalam penelitian biologi dan ilmu hewan laboratorium dan telah menyelesaikan beberapa tahun pekerjaan penelitian di Amerika Serikat. Kaefer sedang mencari topik yang menarik untuk gelar doktornya dan secara khusus tertarik pada sifat proyek yang kompleks dan interdisipliner. Hasil awal menghasilkan tunjangan yang diberikan kepada Kaefer oleh Max Planck Graduate Center (MPGC) serta dukungan keuangan dari Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation.

“Proyek semacam itu membutuhkan banyak orang dengan latar belakang ilmiah yang berbeda. Langkah demi langkah kami mampu meyakinkan lebih banyak orang tentang ide kami,” kata Sönnichsen dengan gembira. Pada akhirnya, kerja tim interdisipliner yang menghasilkan keberhasilan pengembangan sensor implan fungsional pertama dengan nanopartikel emas.

Leave a Reply

Comment
Name*
Mail*
Website*