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激光仪去纹身工作原理
金纳米颗粒制成的植入式传感器纹身，彻底改变了无创医疗监测技术
【导读】：
植入式传感器持续传输有关体液中生命值或生物标志物浓度的信息，使医生能够调查疾病进展并监测治疗成功。然而，当前可用的技术在长期操作和向不同分析物的转移能力方面仍然面临困难。展示了基于金纳米粒子的可推广平台的潜力，该纳米粒子嵌入水凝胶中，可长期植入生物传感。使用光学成像和智能传感器/参考设计，通过无创地通过皮肤询问植入的传感器来评估麻醉大鼠中卡那霉素的组织浓度。结合组织整合基质，坚固的适体受体和光稳定的金纳米颗粒，该技术在延长植入传感器的使用寿命方面具有强大的潜力。
植入式传感器的想法不断地传递有关人体中物质或药物的生命值和浓度的信息，这使医生和科学家长期以来着迷。这样的传感器使得能够持续监测疾病的进展和治疗的成功。
但是，到目前为止，植入式传感器尚不适合永久性地保留在体内，而必须在几天或几周后更换。一方面，存在植入排斥的问题，因为身体将传感器识别为异物。另一方面，指示浓度变化的传感器颜色到目前为止一直不稳定，并随时间而褪色。
约翰内斯·古腾堡大学美因茨（JGU）的科学家开发了一种新型的可植入传感器，该传感器可以在体内运行数月。该传感器基于颜色稳定的金纳米颗粒，该纳米颗粒被特定分子的受体修饰。纳米金嵌入到人造聚合物组织中，植入皮肤下，通过改变其颜色来报告药物浓度的变化。
嵌入多孔水凝胶中的金纳米颗粒可以植入皮肤下并用作医学传感器。传感器就像一个看不见的纹身，通过颜色变化揭示血液中物质的浓度变化。
植入物报告信息为"隐形纹身"
JGU的Carsten Soennichsen教授的研究小组多年来一直使用金纳米颗粒作为传感器来检测微观流通池中的微量蛋白质。金纳米粒子充当光的小天线：它们强烈吸收和散射光，因此看起来是彩色的。他们通过改变颜色对周围的变化做出反应。Soennichsen的团队已将这一概念用于植入式医学传感。
为了防止细小颗粒游走或被免疫细胞降解，将它们嵌入具有组织状稠度的多孔水凝胶中。一旦植入皮肤下，小血管和细胞就会长入毛孔。传感器集成在组织中，不会被异物排斥。
JGU纳米生物技术小组负责人Carsten Soennichsen教授说："我们的传感器就像一个看不见的纹身，不超过一分钱，却小于一毫米。"
由于金纳米颗粒是红外线，因此眼睛看不到它们。但是，一种特殊的测量设备可以通过皮肤无创地检测其颜色。
JGU研究人员 在《Nano Letters》（"基于金纳米颗粒的可植入传感器，用于持续进行体内长期浓度监测"）中发表的研究中，将其金纳米颗粒传感器植入了无毛大鼠的皮肤下。在施用各种剂量的抗生素后，监测这些传感器的颜色变化。
药物分子通过血液传输到传感器。通过与金纳米颗粒表面上的特定受体结合，它们诱导了取决于药物浓度的颜色变化。由于颜色稳定的金纳米颗粒和组织整合水凝胶，该传感器在数月内保持了机械和光学稳定性。
金纳米颗粒作为持久可植入医疗传感器的巨大潜力
卡塔琳娜博士解释说："随着时间的流逝，我们习惯于对有色物体进行漂白。但是，金纳米粒子不会漂白而是永久保持其颜色。由于它们很容易被各种不同的受体覆盖，因此是植入式传感器的理想平台。"这项研究的第一作者Kaefer。
该新颖概念是可推广的，并且有可能延长可植入传感器的寿命。将来，基于金纳米颗粒的可植入传感器可用于同时观察体内不同生物标志物或药物的浓度。这样的传感器可以在药物开发，医学研究或个性化医学（例如慢性疾病的管理）中找到应用。
跨学科团队合作取得成功
Soennichsen于2004年在美因茨（Mainz）担任初级教授时就开始从事生物物理化学研究，当时已经有了使用金纳米颗粒作为植入传感器的想法。但是，直到十年后，与JGU的两位科学家Thies Schroeder博士和Katharina Kaefer博士合作，该项目才得以实现。Schroeder在生物学研究和实验动物科学方面经验丰富，并且已经在美国完成了数年的研究工作。
Kaefer一直在为她的博士学位寻找激动人心的话题，并且对该项目的复杂性和跨学科性质特别感兴趣。最初的结果导致了马克斯·普朗克研究生中心（MPGC）授予Kaefer的助学金，以及来自德国莱茵－普法尔茨创新基金会的财政支持。
"这样的项目需要许多具有不同科学背景的人。逐步地，我们能够说服越来越多的人相信我们的想法，" Soennichsen高兴地说道。
最终，跨学科的团队合作成功开发了第一个带有金纳米粒子的功能性植入传感器。
