Результати дослідження, опубліковані в журналі Німецького хімічного товариства (Angewandte Chemie), обіцяють справжню революцію в ендокринології і можуть істотно спростити життя пацієнтів із цукровим діабетом (ЦД) або хронічними захворюваннями нирок.

Група вчених Мюнхенського технічного університету, Німеччина (Universitа tecnica di Monaco, Germania), розробили медичне татуювання, яке змінює колір залежно від зміни концентрації глюкози, альбуміну та рівня кислотності (pH).

«Люди змінювали свій зовнішній вигляд шляхом введення пігментів у верхній шар шкіри протягом більше ніж 4000 років, — відзначають автори дослідження. — Ми розробили функціональну косметичну технологію, яка поєднує в собі мистецтво татуювання і кольорометричні біосенсори».

Втім, нову технологію ще тільки належить випробувати на людях. Поки що успішно пройшли клінічні випробування татуювання, нанесення на шкіру свиней.

Крім того, поки не всі пігменти, використовувані для нанесення татуювання, повертаються до оригінального кольору після коригування хімічного складу крові — а значить, придатні для багаторазового застосування.

Суть методу

Рівні глюкози, альбуміну та pH було вибрано як основні показники, оскільки саме вони найчастіше сигналізують про порушення в нормальній роботі організму.

Альбумін — основний білок, що міститься в сироватці крові, його низька концентрація свідчить про проблеми з печінкою чи нирками, а висока — може свідчити про проблеми із серцем. Рівень глюкози в крові необхідно постійно відстежувати хворим на ЦД, у яких порушений метаболізм вуглеводів. А надто високий або занадто низький рівень pH може бути викликаний цілим рядом захворювань.

Усі ці три параметри нескладно визначити в результаті звичайного аналізу крові, однак його можна зробити тільки в лабораторних умовах. Зокрема, діабетикам необхідно вимірювати рівень глюкози регулярно — іноді по кілька разів на день (перед кожним прийомом їжі), — а для кожного подібного вимірювання потрібно зробити укол і взяти на аналіз краплю крові. Як відзначають автори дослідження, існують і інші, неінвазивні методи (тобто не потребують забору крові). Наприклад, спеціальний пластир, який вимірює рівень кислотності та глюкози в крові за рахунок електрохімічного аналізу поту. Однак у них є ряд недоліків, головний з яких — низька точність вимірювань.

Вченим же вдалося розробити кілька барвників, що змінюють колір залежно від концентрації різних речовин (біомаркерів) у міжклітинній рідини. На рис. 1 та 2 зображено, як змінюється колір татуювання залежно від кожного показника. Наприклад, підвищення рівня глюкози в крові надає жовтому пігменту зелений відтінок, який стає все більш насиченим в міру підвищення концентрації глюкози.

Рис. 1. Дермальні датчики рівня глюкози, альбуміну та pH

Рис. 2. Зміна градієнта кольору залежно від рівня концентрації показників

Висновок

«Використання татуювання для діагностичних, а не косметичних цілей — концепція майбутнього, — каже співавтор дослідження доктор Алі Єтісен (Dr. Ali Yetisen). — Методика полягає у введенні індикаторних речовин у татуювання замість звичайного пігмента, де вони фіксуватимуть зміни концентрації метаболічних речовин безпосередньо, без будь-якої просторової відстані чи затримки часу і, можливо, дуже тривалий період».

Поки що тільки один барвник розроблений досконало (той, що визначає рівень pH), його можна використовувати для постійного моніторингу, оскільки він повертається до вихідного кольору після коригування хімічного складу крові. За словами вчених, інші пігменти також можна доопрацювати і зробити придатними для багаторазового використання, однак це потребує проведення додаткових досліджень.

• Yetisen A.K., Moreddu R., Seifi S. et al. (2019) Dermal Tattoo Biosensors for Colorimetric Metabolite Detection. Angewandte chemie, Jun. 3. doi.org/10.1002/anie.201904416.

Анна Хиць