據物理學家組織網近日報道，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)測活體動物體內的分子活動，如炎癥反應即產生一氧化氮(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。該研究結果發(fā)表在《自然·納米技術》上。
一氧化氮是活細胞中最重要的信號分子，具有在大腦內運送信息及調整免疫系統(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的表現方式。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，當注射到小鼠體內，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。
大多數糖尿病患者必須每天數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。
