Nositeľné zariadenia sa stali rozšírenými a čoraz viac sa presadzujú. Tieto zariadenia zvyčajne spájajú biomateriály s elektronikou. Niektoré nositeľné elektromagnetické zariadenia fungujú ako mechanické zberače energie na dodávanie energie. V súčasnej dobe, nie je dostupné žiadne „priame elektro-genetické rozhranie“. Nositeľné zariadenia teda nemôžu priamo programovať génové terapie. Výskumníci vyvinuli prvé priame elektrogenetické rozhranie, ktoré umožňuje expresiu transgénu v ľudských bunkách. Pod názvom DART (technológia regulácie riadenej jednosmerným prúdom) využíva napájanie jednosmerným prúdom na generovanie reaktívnych foriem kyslíka, ktoré pôsobia na syntetické promótory na expresiu. V modeli diabetickej myši typu 1 zariadenie stimulovalo subkutánne implantované upravené ľudské bunky, aby uvoľnili inzulín, ktorý obnovil normálny krv hladinu cukru.
Nositeľné elektronické zariadenia, ako sú inteligentné hodinky, fitness trackery, VR slúchadlá, inteligentné šperky, okuliare s podporou webu, náhlavné súpravy bluetooth a mnohé zariadenia súvisiace so zdravím sú v dnešnej dobe samozrejmosťou a čoraz viac sa presadzujú najmä v oblasti zdravia. Zvyčajne neinvazívne zariadenia súvisiace so zdravím prepájajú biomateriály (vrátane enzýmov) s elektronikou a používajú sa na monitorovanie mobility, vitálnych funkcií a biomarkerov v biokvapalinách (pot, sliny, intersticiálna tekutina a slzy). Niektoré nositeľné zariadenia elektromagnetické zariadenia fungujú aj ako mechanické zberače energie na dodávanie energie.
prepojené nositeľné zariadenia zohrávajú kľúčovú úlohu pri zhromažďovaní údajov o zdraví jednotlivcov, ktoré sa môžu hodiť pri poskytovaní personalizovanej zdravotnej starostlivosti vrátane génových terapií. Typ diabetu 1 je jedným z takýchto stavov, kedy by nositeľné monitorovacie zariadenie mohlo stimulovať a kontrolovať expresiu inzulínu v subdermálne implantovaných umelých ľudských bunkách, aby sa uvoľnil inzulín a obnovila sa normálna hladina cukru v krvi. Zariadenia by potrebovali elektro-genetické rozhranie na kontrolu génovej expresie. Ale kvôli nedostupnosti akéhokoľvek funkčného komunikačného rozhrania zostávajú elektronické a genetické svety do značnej miery nekompatibilné a nositeľné zariadenia sa ešte nevyvinuli tak, aby poskytovali génové terapie.
Výskumníkom z ETH Zurich, Bazilej, Švajčiarsko, sa nedávno podarilo vyvinúť také rozhranie, ktoré umožnilo elektronickému zariadeniu komunikovať s genetickým svetom pomocou nízkoúrovňového jednosmerného prúdu. Táto technológia s názvom DART (technológia regulácie ovládaná jednosmerným prúdom) generuje netoxické hladiny reaktívne druhy kyslíka na reverzibilné doladenie syntetických promótorov. V myšom modeli jeho aplikácia úspešne stimulovala upravené ľudské bunky implantované pod kožu, aby uvoľnili inzulín a obnovili hladinu cukru v krvi.
V súčasnosti vyzerá DART sľubne, ale prešiel náročnými klinickými skúškami a preukázal svoju hodnotu z hľadiska bezpečnosti a účinnosti. V budúcnosti môžu byť nositeľné elektronické zariadenia s DART schopné priamo programovať metabolické zásahy.
***
Referencie:
- Kim J., et al., 2018. Nositeľná bioelektronika: Enzym-Based Body-Worn Electronics. Prísl. Chem. Res. 2018, 51, 11, 2820–2828. Dátum vydania: 6. novembra 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al. 2023. Elektrogenetické rozhranie na programovanie expresie cicavčích génov jednosmerným prúdom. Prírodný metabolizmus. Zverejnené: 31. júla 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}