Для отслеживания ключевых показателей крови специалисты НИИ биологии Иркутского государственного университета использовали полупроницаемые капсулы с флуоресцентным красителем внутри. Было изучено распространение таких сенсоров в организме после различных типов инъекций — в кровоток и в ткани. Исследование проводилось на аквариумных рыбках Danio rerio. Это позвоночные животные — а значит, полученные результаты в определенной степени могут быть релевантны и для людей. При этом они достаточно малы и прозрачны, чтобы ученым было удобно наблюдать за движением сенсоров.
По мнению исследователей, новая технология может стать альтернативой вживляемым микрочипам. Последние имеют размеры от одного до нескольких миллиметров и воспринимаются организмом как инородное тело.
— Любая технология, при которой в живой организм вводятся чужеродные объекты, требует проверки. Надо изучить возможность побочных токсических эффектов, иммунного ответа. Мы ввели микросенсоры в ткани и органы рыб, — рассказал «Известиям» директор НИИ биологии Иркутского госуниверситета Максим Тимофеев. — Оказалось, что микрокапсулы в кровотоке не только не влияют на жизнеспособность их организма, но и не нарушают кровообращения. Также выяснилось, что капсулы чаще оседают в капиллярах, чем постоянно циркулируют в кровотоке. Попадая в какой-то орган, они надолго там остаются.
Ученые утверждают, что капсулы совершенно не опасны для организма, к тому же их можно сделать биодеградируемыми (самоуничтожающимися) и использовать только в период лечения. Эти сенсоры также можно вводить в капилляры конкретного органа или ограниченного участка кожи.
Предполагается, что информация с капсул будет считываться с помощью специального носимого гаджета. По внешнему виду он похож на фитнес-браслет, по принципу действия напоминает сканер штрих-кодов в магазине. Таким образом можно будет измерять уровень содержания кислорода и сахара в крови, кислотность, количество токсических веществ, накопленных в тканях и органах, и многие другие показатели.
До начала испытаний новой технологии на людях ученым предстоит решить ряд технических задач, связанных с биосовместимостью. Но еще до этого разработку можно использовать для экологического мониторинга или в сельском хозяйстве.
Работы по внедрению сенсорных технологий иркутские ученые проводят под руководством профессора университета Оулу (Финляндия) Игоря Меглинского.
— Наверное, все смотрели мультфильм «Тайна третьей планеты». Там есть такой персонаж — Индикатор, который всё понимает, но ничего не говорит, только меняет цвет. Наша технология очень похожа, — рассказал профессор Меглинский «Известиям».
По словам авторов исследования, о важности разработки широкого спектра микросенсоров говорили в конце января участники Всемирного экономического форума в Давосе. В частности, израильский историк и футуролог Юваль Ной Харари — автор книг «Sapiens: Краткая история человечества» и «Homo Deus: Краткая история завтрашнего дня» — назвал развитие таких технологий одним из революционных направлений современной науки.
Фото: рыбки Danio rerio сняты через 7 дней после поступления в их почки микросенсора — полупроницаемой капсулы с флуоресцентным красителем внутри. Виды сбоку, снизу, жабры. Источник: Borvinskaya et al/Biology Open
Консультант по медико-биологическим проблемам, генетик Марина Соколова уверена в перспективности разработки иркутских ученых.
— Внедрение цифровых технологий в управление здоровьем очень актуально. Это общемировой тренд. Подобные сенсоры скоро будут широко применяться не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, — считает Марина Соколова.
Как рассказали иркутские ученые, их ближайшая задача — адаптировать созданную технологию для нужд экологического мониторинга озера Байкал. В водные организмы будут вживлять микросенсоры, полученные данные позволят более точно следить за качеством воды.
Исследование, выполненное при поддержке Российского научного фонда, было опубликовано в журнале Biology Open.
