La domanda di monitoraggio sanitario in tempo reale è in crescita. Un gruppo di ricerca dell'Istituto di chimica dell'Accademia cinese delle scienze (ICCAS) ha recentemente sviluppato un materiale vivente per il monitoraggio in tempo reale del lattato, un biomarcatore per il cancro.

Il lattato è un importante analita nell'ingegneria dei bioprocessi, nella medicina dello sport e nell'assistenza clinica, ed è anche un biomarcatore affidabile di generazione, metastasi e recidiva del tumore. Sono richiesti biosensori portatili con buone prestazioni per il monitoraggio del contenuto di lattato nei fluidi corporei.

I materiali viventi sono un nuovo tipo di materiale bioibrido costituito da elementi viventi (batteri, cellule di mammiferi, funghi e alghe, ecc.) e materiali funzionali artificiali. Beneficiando della combinazione dei rispettivi vantaggi, i materiali viventi vengono utilizzati per il biorilevamento, la biosintesi e la diagnosi biomedica. I polimeri coniugati (CP) sono caratterizzati da una struttura elettronica delocalizzata che consente il trasferimento di elettroni.

Con un'ulteriore modifica della spina dorsale CP utilizzando catene laterali solubili in acqua, una serie di nuovi polimeri coniugati solubili in acqua (WSCP) sono stati progettati e sintetizzati con un'eccellente solubilità in acqua, proprietà fotoelettriche e biocompatibilità. I WSCP dovrebbero essere buoni materiali funzionali artificiali per la costruzione di materiali viventi e dispositivi bioelettronici.

Guidato dal Prof. Wang Shu e dal Prof. Bai Haotian, il team dell'ICCAS ha costruito un materiale vivente con politiofene cationico (PMNT) e Shewanella oneidensis MR-1. Il PMNT potrebbe contribuire alla formazione del biofilm e ottimizzare il processo bioelettronico all'interno di S. oneidensis MR-1; quindi, i materiali viventi costruiti potrebbero accelerare il processo di ossidazione dal lattato e aumentare la velocità di trasferimento degli elettroni verso l'esterno.

Il materiale è stato quindi utilizzato per fabbricare un dispositivo bioelettronico flessibile per il rilevamento del lattato nei fluidi fisiologici (sudore, urina e plasma) e nelle cellule tumorali attraverso un'ulteriore integrazione del modulo funzionale e l'elaborazione della tecnologia ingegneristica. Tutti i segnali elettrici raccolti raccolti dal dispositivo bioelettronico flessibile potrebbero essere trasferiti in modalità wireless a uno smartphone portatile per la lettura e l'analisi.

Questo lavoro fornisce una nuova strategia per integrare l'attività biologica delle cellule viventi e le proprietà optoelettroniche dei CP per la preparazione di materiali viventi. I dispositivi elettronici flessibili e indossabili basati sui nuovi materiali viventi hanno potenziali applicazioni per il monitoraggio della salute personale in futuro.

Lo studio è stato pubblicato su Science Advances . + Esplora ulteriormente

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