Команда разработала наночастицы в форме кубов с ядром и оболочкой. Эти кубы формируются в растворе с молекулой, которую нужно отслеживать, например, витамином C. Когда мономеры самопроизвольно собираются в полимер, молекулы витамина C оказываются внутри кубов. Затем растворитель удаляет молекулы витамина C, оставляя полимерную оболочку с отверстиями, точно повторяющими форму этих молекул. Эти отверстия функционируют как искусственные антитела, избирательно распознающие молекулы определенной формы.
В новом исследовании ученые объединили такие полимеры с наночастицами на основе никельгексацианоферрата (NiHCF). Этот материал окисляется или восстанавливается под действием электрического напряжения при контакте с потом или другими жидкостями организма. Когда молекулы витамина C попадают в полимер, они занимают отверстия, блокируя доступ жидкости к ядру. Это снижает электрический сигнал. Таким образом, сила электрического сигнала показывает, сколько именно витамина С присутствует.
Ядро из NiHCF критически важно для стабильности сенсора, так как оно сохраняет свои свойства даже в биологических жидкостях, что делает датчики идеальными для длительных измерений.
Новые наночастицы применили для создания сенсорных массивов, которые измеряют уровень аминокислот, метаболитов, гормонов или лекарств в поте или других жидкостях организма. Для этого в один сенсор добавили несколько типов наночастиц, каждая из которых реагирует на определенное вещество. Например, ученые создали наночастицы, которые связываются с витамином С, аминокислотой триптофаном и креатинином — биомаркером, помогающим оценить работу почек. Эти три вещества также позволяют изучать пациентов с длительным COVID-19. Все наночастицы объединили в один датчик, который можно изготавливать в больших количествах.
Исследователи также создали носимые сенсоры на основе наночастиц, которые специфичны для трех различных противоопухолевых препаратов. Эти сенсоры прошли испытания на пациентах с раком в медицинском центре City of Hope. Технология позволила мониторить концентрацию препаратов в организме в любой момент времени. Это открытие позволит определять дозировку лекарств для каждого конкретного пациента.
Кроме того, команда показала, что из этих наночастиц можно делать датчики, которые имплантируются под кожу и отслеживают уровень препаратов в организме.
