Puettavat laitteet ovat yleistyneet ja saavat yhä enemmän jalansijaa. Nämä laitteet yhdistävät yleensä biomateriaalit elektroniikkaan. Jotkut puettavat sähkömagneettiset laitteet toimivat mekaanisina energiankeräilijöinä energian tuottamiseksi. Tällä hetkellä, "suoraa sähkögeneettistä rajapintaa" ei ole saatavilla. Näin ollen puettavat laitteet eivät voi suoraan ohjelmoida geenipohjaisia hoitoja. Tutkijat ovat kehittäneet ensimmäisen suoran sähkögeneettisen rajapinnan, joka mahdollistaa siirtogeenin ilmentymisen ihmissoluissa. Se on nimetty DARTiksi (DC current-actuated Regulation Technology), ja se käyttää tasavirtalähdettä reaktiivisten happilajien tuottamiseen, jotka vaikuttavat synteettisiin promoottoriin ilmentymistä varten. Tyypin 1 diabeettisessa hiirimallissa laite stimuloi ihonalaisesti istutettuja muokattuja ihmissoluja vapauttamaan insuliinia, joka palautti normaalin. veri sokeritaso.
Puettavat elektroniikkalaitteet, kuten älykellot, kuntomittarit, VR kuulokkeet, älykkäät korut, verkkokäyttöiset lasit, bluetooth-kuulokkeet ja monet terveyteen liittyvät laitteet ovat nykyään arkipäivää ja valtaavat yhä enemmän jalansijaa erityisesti terveydenhuollossa. Yleensä ei-invasiiviset, terveyteen liittyvät laitteet yhdistävät biomateriaaleja (mukaan lukien entsyymit) elektroniikkaan, ja niitä käytetään liikkuvuuden, elintoimintojen ja biomerkkiaineiden seurantaan bionesteissä (hiki, sylki, interstitiaalinen neste ja kyyneleet). Jotkut puettavat laitteet sähkömagneettiset laitteet toimivat myös mekaanisina energiankeräilijöinä energian tuottamiseksi.
Yhteydessä toisiinsa puettavat laitteet niillä on keskeinen rooli yksilöiden terveystietojen keräämisessä, mikä voi olla hyödyllistä tarjottaessa yksilöllistä terveydenhuoltoa, mukaan lukien geenipohjaiset terapiat. Tyyppi 1 diabetes on yksi sellainen tila, jossa puettava valvontalaite voi stimuloida ja kontrolloida insuliinin ilmentymistä ihonalaisesti istutetuissa muokatuissa ihmissoluissa insuliinin vapauttamiseksi ja normaalin verensokeritason palauttamiseksi. Laitteet tarvitsevat sähkögeneettisen rajapinnan geenien ilmentymisen hallitsemiseksi. Mutta koska mitään toimivaa viestintärajapintaa ei ole saatavilla, elektroniset ja geneettiset maailmat ovat suurelta osin yhteensopimattomia, eikä puettavia laitteita ole vielä kehitetty tarjoamaan geenipohjaisia hoitoja.
ETH Zürichin, Baselin, Sveitsin tutkijat ovat äskettäin onnistuneet kehittämään sellaisen käyttöliittymän, jonka avulla elektroninen laite pystyi kommunikoimaan geneettisen maailman kanssa käyttämällä matalan tason tasavirtaa. DART-niminen (tasavirtakäyttöinen säätötekniikka) tuottaa myrkyttömät tasot reaktiiviset happilajit synteettisten promoottoreiden palautuvasti hienosäätämään. Hiirimallissa sen sovellus stimuloi onnistuneesti ihon alle istutettuja muokattuja ihmissoluja vapauttamaan insuliinia ja palauttamaan verensokeritasoa.
Tällä hetkellä DART näyttää lupaavalta, mutta se on käynyt läpi tiukat kliiniset tutkimukset ja osoittanut kelvollisuutensa turvallisuuden ja tehokkuuden suhteen. Tulevaisuudessa puettavat elektroniset laitteet, joissa on DART, voivat pystyä ohjelmoimaan suoraan aineenvaihdunnan interventioita.
***
Viitteet:
- Kim J., et ai., 2018. Wearable Bioelectronics: Entsyymipohjaiset kehossa käytettävät elektroniset laitteet. Acc. Chem. Res. 2018, 51, 11, 2820–2828. Julkaisupäivä: 6. marraskuuta 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et ai. 2023. Elektrogeneettinen rajapinta nisäkkään geenin ilmentymisen ohjelmoimiseksi tasavirralla. Luonnon aineenvaihdunta. Julkaistu: 31. heinäkuuta 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
