Onderzoekers aan de Tufts Universiteit in het Amerikaanse Boston hebben een tatoeagesensor ontwikkeld, die vlak onder de huid wordt geplaatst. Met de sensor is het mogelijk om, op basis van weerkaatsend licht, het zuurstofgehalte in het bloed continu te monitoren. Het realtime traceren van de zuurstofniveaus bij patiënten heeft sinds de COVID-19 pandemie steeds meer aandacht gekregen. Volgens het onderzoeksteam is het materiaal ook geschikt om andere bloedcomponenten te monitoren. Dit biedt met name voordeel voor chronisch zieken en sporters. De resultaten werden vorige maand gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Functional Materials.
Eiwitten uit zijde
Het onderzoek bevindt zich nog in de proof-of-concept fase. De tatoeagesensor wordt binnenkort bij proefpersonen getest. Uit de eerste onderzoeksresultaten bleek dat de sensor in staat was om nauwkeurig de lage, hoge en normale zuurstofniveaus in het bloed realtime op te sporen. Het materiaal, in de vorm van een gel, bestaat uit fibroïne. Dit is een eiwitachtige stof die in zijde voorkomt. Fibroïne biedt de unieke eigenschappen om het als implanteerbaar materiaal in te zetten. Het wordt enkele weken tot meer dan een jaar vlak onder de huid geplaatst en licht op wanneer een lamp op de huid schijnt. Het zijde product wordt vervolgens in het lichaam afgebroken en lijkt geen gevaar op te leveren voor de gezondheid.
Weerkaatsing licht
Het voordeel van de zijde proteïnen is dat er gemakkelijk additieven worden toegevoegd, zonder dat de eigenschappen veranderen. De onderzoekers gebruikten het additief PdBMAP om de zuurstofsensor te maken. Dit additief verandert van kleur bij blootstelling aan licht van een bepaalde golflengte. De intensiteit en duur van de gekleurde weerkaatsing is evenredig met het zuurstofgehalte. Het voordeel van de gel is dat het doorlaatbaar is voor de vloeistoffen eromheen. Hierdoor ziet het additief dezelfde zuurstofniveaus in het omringende bloed. Het onderzoeksteam focust zich met name op de duur van het weerkaatste gekleurde licht. De duur neemt af, naarmate het zuurstofgehalte toeneemt. De intensiteit van het weerkaatste licht is vooralsnog minder betrouwbaar en hangt af van verschillende factoren, zoals de grootte en diepte van het implantaat en de huidskleur.
Ook andere metingen mogelijk
Hoofdonderzoeker van het onderzoeksproject is David Kaplan, hoogleraar biomedische wetenschappen aan de Tafts University. Kaplan: “Zijde biedt een opmerkelijke samenvloeiing van vele geweldige eigenschappen. We kunnen er films, sponzen, gels en meer van maken. Het is niet alleen biocompatibel, maar het kan ook additieven bevatten zonder hun chemie te veranderen. Deze additieven kunnen detectiemogelijkheden hebben die moleculen in hun omgeving detecteren. De zuurstofsensor is een proof-of-concept voor een hele reeks sensoren die we zouden kunnen maken.” Volgens Kaplan biedt het ook de mogelijkheid om stoffen als lactaat, elektrolyten en glucose op een continue niet-invasieve manier te monitoren bij het opsporen en behandelen van bepaalde aandoeningen. In plaats van het regelmatig bloedprikken, hoeft de arts alleen maar een lichtbron en detector vlak boven de huid te plaatsen.
Oplossing bij chronische aandoening
Thomas Falcucci was betrokken bij de ontwikkeling van de tatoeagesensor in het lab van David Kaplan. “We kunnen ons veel scenario’s voorstellen waarin een tatoeage-achtige sensor onder de huid nuttig kan zijn. Dat is meestal in situaties waarin iemand met een chronische aandoening gedurende een lange periode buiten een traditionele klinische omgeving in de gaten moet worden gehouden. We kunnen mogelijk meerdere bloedcomponenten volgen met behulp van een sensor-array onder de huid.”
