De vraag naar realtime gezondheidsmonitoring groeit. Een onderzoeksteam van het Institute of Chemistry of the Chinese Academy of Sciences (ICCAS) heeft onlangs een levend materiaal ontwikkeld voor realtime monitoring van lactaat, een biomarker voor kanker.

Lactaat is een belangrijke analyt in bioprocestechnologie, sportgeneeskunde en klinische zorg, en het is ook een betrouwbare biomarker voor tumorgeneratie, metastase en recidief. Er is vraag naar draagbare biosensoren met goede prestaties voor het bewaken van het lactaatgehalte in lichaamsvloeistoffen.

Levende materialen zijn een nieuw type biohybride materiaal dat bestaat uit levende elementen (bacteriën, zoogdiercellen, schimmels en algen, enz.) en kunstmatige functionele materialen. Profiteren van de combinatie van hun respectieve voordelen, worden levende materialen gebruikt voor biosensing, biosynthese en biomedische diagnose. Geconjugeerde polymeren (CP's) worden gekenmerkt door een gedelokaliseerde elektronische structuur die elektronenoverdracht mogelijk maakt.

Door verdere modificatie van de CP-ruggengraat met behulp van in water oplosbare zijketens, werd een reeks nieuwe in water oplosbare geconjugeerde polymeren (WSCP's) ontworpen en gesynthetiseerd met uitstekende oplosbaarheid in water, foto-elektrische eigenschappen en biocompatibiliteit. Van WSCP's wordt verwacht dat ze goede kunstmatige functionele materialen zijn voor het bouwen van levende materialen en bio-elektronische apparaten.

Onder leiding van prof. Wang Shu en prof. Bai Haotian heeft het ICCAS-team een ​​levend materiaal geconstrueerd met kationisch polythiofeen (PMNT) en Shewanella oneidensis MR-1. De PMNT zou kunnen bijdragen aan de vorming van biofilm en het bio-elektronische proces binnen S. oneidensis MR-1 optimaliseren; dus de geconstrueerde levende materialen zouden het oxidatieproces van lactaat kunnen versnellen en de uitgaande elektronenoverdrachtsnelheid kunnen verbeteren.

Het materiaal werd vervolgens gebruikt om een ​​flexibel bio-elektronisch apparaat te fabriceren voor lactaatdetectie in fysiologische vloeistoffen (zweet, urine en plasma) en tumorcellen door verdere functionele module-integratie en technische technologieverwerking. Alle verzamelde elektrische signalen die door het flexibele bio-elektronische apparaat worden verzameld, kunnen draadloos worden overgebracht naar een draagbare smartphone om te lezen en te analyseren.

Dit werk biedt een nieuwe strategie voor het integreren van de biologische activiteit van levende cellen en de opto-elektronische eigenschappen van CP's voor het bereiden van levende materialen. De flexibele en draagbare elektronische apparaten op basis van de nieuwe levende materialen hebben in de toekomst potentiële toepassingen voor persoonlijke gezondheidsmonitoring.

De studie is gepubliceerd in Science Advances . + Verder verkennen

Focus op organische transistors voor gezondheidssensoren in levende organismen