Hlavní strana Autorské články a zajímavosti ze světa biotechnologií Elektronické zubní tetování pro detekci bakterií

Elektronické zubní tetování pro detekci bakterií

Datum: 3.9.2012

Lidské tělo není v mnoha ohledech právě dokonalé. Nedovede si například tak úplně poradit s různými nepříjemnými bakteriemi, které při různých příležitostech nadšeně pronikají dovnitř. Jsou maličké a přes veškerou snahu snadno uniknou naší pozornosti. Naštěstí máme k dispozici stále více a více rafinovaných nanotechnologií, s jejichž pomocí se zvolna můžeme bakteriím docela důstojně postavit.

Nedávno se objevila zajímavá vychytávka od vývojářů z Princetonu. Je to elektronika ve formě odstranitelného tetování z hedvábných vláken a zlatých drátků tenčích než pavučina, kterou lze připevnit k zubní sklovině člověka, tedy vlastně zatím krávy. Tam pak funguje jako velmi citlivý bezdrátový senzor, který hlídá přítomnost bakterií na zubech a posílá data do nedalekého přijímače. Michael McAlpine a jeho spolupracovníci testovali funkčnost svého vynálezu v laboratoři, kde ho přilepili na kravský zub a poté na něj dýchali. Monitor nedalekého přijímače okamžitě zobrazoval data senzoru, který na dech experimentátora elegantně reagoval. Podle spokojených vývojářů lze jejich tetovací senzor použít na rozmanité biomateriály, kde rychle získá požadovaná data s velmi příjemnou citlivostí, na úrovni zachycení jednotlivých buněk. V případě některých onemocnění by podle McAlpina právě toto mělo být rozhodující.

Klíčovým prvkem elektronického tetování z hedvábí a zlata je plátek grafenu, čili nesmírně tenká vrstva uhlíkových atomů, uspořádaných jako včelí plástev. Podle McAlpina a spol. lze z grafenu relativně snadno vyrobit senzory všeho možného, například útržků DNA anebo virů. V tomhle případě badatelé na grafen navázali specifické peptidy, s jejichž pomocí pak úspěšně detekovali kmeny bakterií působící infekce po chirurgických zákrocích a žaludeční vředy. Senzor samotný je vlastně hodně podobný klasickému dětskému tetování, spolupracující přijímač se zase vejde do ruky. Celý přístroj je tedy snadno přenosný a nejspíš docela praktický, což byl i cíl konstruktérů. Senzor je ve skutečnosti pasivní a nepotřebuje ke svému provozu žádnou baterii. Spolupracuje totiž s nedalekým vysílačem rádiového signálu, který zachytí, přepracuje a pomocí zlaté anténky vyšle získaná data.

Design antény byl, podle vlastních slov vývojářů, pro ně jednou z největších výzev. Kvalita odeslaného signálu totiž obvykle roste s velikostí antény tohoto typu a zároveň je potřeba vytvořit anténu co nejmenší, aby celé elektronické tetování nebylo moc velké. To jsou nepříjemně protichůdné požadavky a je nutné mezi nimi hledat nějaký rozumný kompromis. Klíčové je v tomhle případě prostorové uspořádání antény, které může vylepšit vysílání signálu při zachování malé velikosti. Badatelé momentálně zvládli senzor pro skot, který může být o něco větší, než zařízení pro lidi. Jeho zmenšení si pochopitelně vyžádá další úsilí. Za velký přínos McAlpine a spol. považují zvládnutí technologie použití hedvábí jako substrátu pro biosenzor, protože se ukazuje jako nadějná pro další výzkum.

Co dál? Badatelé z Princetonu chtějí zapracovat na vazbě mezi senzorem a zubní sklovinou, aby prodloužili její trvanlivost a umožnili tak dlouhodobější měření v ústní dutině. Není také vyloučeno, že se podobné biosenzory časem začnou objevovat nejen na zubech, ale i jinde a pozvolna budeme stále pečlivěji hlídáni před zlomyslnými infekcemi. Možná se nám tak povede konečně zlomit odpor některých úporných nemocí, které se vracejí znova a znova, bez ohledu na naše dosavadní úspěchy v medicíně. Není vyloučeno, že nás podobná zařízení budou hlídat i při jídle a vůbec v běžném každodenním životě, doufejme jen, že nám při tom nebudou příliš protivné. Mohli by se jich chopit módní návrháři, pokusy zapojit pružnou elektroniku do oblečení se už ostatně nějaký čas objevují. Pokud se to povede, nechť se bakterie, viry a podobná, doposud neviditelná čeládka, třesou strachy.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.