Bærbare enheder er blevet udbredt og vinder i stigende grad frem. Disse enheder forbinder normalt biomaterialer med elektronik. Nogle bærbare elektromagnetiske enheder fungerer som mekaniske energihøstere til at levere energi. For øjeblikket, ingen "direkte elektrogenetisk grænseflade" er tilgængelig. Derfor kan bærbare enheder ikke direkte programmere gen-baserede terapier. Forskere har udviklet den første direkte elektrogenetiske grænseflade, som muliggør transgenekspression i humane celler. Navnet DART (DC-strømaktiveret reguleringsteknologi), bruger den en DC-forsyning til at generere reaktive oxygenarter, der virker på syntetiske promotorer til ekspression. I en type 1-diabetisk musemodel stimulerede enheden subkutant implanterede manipulerede humane celler til at frigive insulin, der genoprettede normal blod sukker niveau.
Bærbare elektroniske enheder såsom smartwatches, fitness-trackere, VR-headset, smarte smykker, web-aktiverede briller, bluetooth-headset og mange sundhedsrelaterede enheder er almindelige i disse dage og vinder i stigende grad frem, især inden for sundhed. Normalt forbinder ikke-invasive, sundhedsrelaterede enheder biomaterialer (herunder enzymer) med elektronik og bruges til at overvåge mobilitet, vitale tegn og biomarkører i biovæsker (sved, spyt, interstitiel væske og tårer). Nogle bærbare enheder elektromagnetiske enheder fungerer også som mekaniske energihøstere til at levere energi.
sammenkoblede bærbare enheder spiller en nøglerolle i indsamlingen af individers helbredsdata, som kan være nyttige til at levere personlig sundhedspleje, herunder genbaserede terapier. Type 1 diabetes er en sådan tilstand, hvor en bærbar overvågningsenhed kunne stimulere og kontrollere ekspression af insulin i subdermalt implanterede konstruerede humane celler for at frigive insulin og genoprette et normalt blodsukkerniveau. Enheder ville have brug for en elektrogenetisk grænseflade for at kontrollere genekspression. Men på grund af utilgængeligheden af nogen funktionel kommunikationsgrænseflade, forbliver elektroniske og genetiske verdener stort set inkompatible, og wearables er endnu ikke udviklet til at give gen-baserede terapier.
Forskere ved ETH Zürich, Basel, Schweiz har for nylig haft succes med at udvikle en sådan grænseflade, der gjorde det muligt for en elektronisk enhed at kommunikere med den genetiske verden ved hjælp af lav-level jævnstrøm. Navnet DART (jævnstrømsaktiveret reguleringsteknologi), genererer dette ikke-toksiske niveauer af reaktive oxygenarter til reversibelt at finjustere syntetiske promotorer. I en musemodel stimulerede dens anvendelse med succes manipulerede menneskelige celler implanteret under huden for at frigive insulin og genoprette blodsukkerniveauet.
I øjeblikket ser DART lovende ud, men den har gennemgået strenge kliniske forsøg og bevist sin værdighed med hensyn til sikkerhed og effektivitet. I fremtiden kan bærbare elektroniske enheder med DART være i stand til direkte at programmere metaboliske indgreb.
***
Referencer:
- Kim J., et al., 2018. Wearable Bioelectronics: Enzym-Based Body-Worn Electronic Devices. Acc. Chem. Res. 2018, 51, 11, 2820-2828. Udgivelsesdato: 6. november 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al. 2023. En elektrogenetisk grænseflade til programmering af pattedyrs genekspression ved jævnstrøm. Naturens stofskifte. Udgivet: 31. juli 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
, it uses a DC supply to generate reactive oxygen species that act on synthetic promoters for expression. In a type 1 diabetic mouse model, the device stimulated subcutaneously implanted engineered human cells to release insulin that restored normal blood sugar level.){kind=link}