دستگاههای پوشیدنی رایج شدهاند و به طور فزایندهای در حال گسترش هستند. این دستگاهها معمولاً مواد زیستی را با الکترونیک متصل میکنند. برخی از دستگاههای الکترومغناطیس پوشیدنی به عنوان برداشتکنندههای انرژی مکانیکی برای تأمین انرژی عمل میکنند. در حال حاضر ، هیچ "رابط الکتروژنتیکی مستقیم" در دسترس نیست. از این رو، دستگاههای پوشیدنی نمیتوانند مستقیماً درمانهای مبتنی بر ژن را برنامهریزی کنند. محققان اولین رابط الکتروژنتیکی مستقیم را توسعه دادهاند که بیان ترانسژن را در سلولهای انسانی امکانپذیر میکند. این دستگاه که DART (فناوری تنظیم فعالشده با جریان DC) نام دارد، از یک منبع تغذیه DC برای تولید گونههای اکسیژن فعال استفاده میکند که بر روی پروموترهای مصنوعی برای بیان اثر میگذارند. در یک مدل موش مبتلا به دیابت نوع 1، این دستگاه سلولهای انسانی مهندسیشده کاشتهشده به صورت زیرپوستی را تحریک کرد تا انسولین آزاد کنند که سطح قند خون را به حالت طبیعی بازگرداند.
دستگاههای الکترونیکی پوشیدنی مانند ساعتهای هوشمند، ردیابهای تناسب اندام، هدستهای واقعیت مجازی ، جواهرات هوشمند، عینکهای متصل به وب، هدستهای بلوتوث و بسیاری از دستگاههای مرتبط با سلامت این روزها رایج هستند و به طور فزایندهای به ویژه در حوزه سلامت در حال پیشرفت هستند. دستگاههای غیرتهاجمی مرتبط با سلامت، معمولاً مواد زیستی (از جمله آنزیمها) را با الکترونیک متصل میکنند و برای نظارت بر تحرک، علائم حیاتی و نشانگرهای زیستی در مایعات زیستی (عرق، بزاق، مایع بینابینی و اشک) استفاده میشوند. برخی از دستگاههای پوشیدنی، دستگاههای الکترومغناطیسی نیز به عنوان برداشتکنندههای انرژی مکانیکی برای تأمین انرژی عمل میکنند.
دستگاههای پوشیدنی متصل به هم نقش کلیدی در جمعآوری دادههای سلامت افراد دارند که میتواند در ارائه مراقبتهای بهداشتی شخصیسازیشده از جمله درمانهای مبتنی بر ژن مفید باشد. دیابت نوع ۱ یکی از این بیماریهاست که در آن یک دستگاه نظارت پوشیدنی میتواند بیان انسولین را در سلولهای مهندسیشده انسانی کاشتهشده در زیر پوست تحریک و کنترل کند تا انسولین آزاد شود و سطح قند خون به حالت طبیعی بازگردد. این دستگاهها برای کنترل بیان ژن به یک رابط الکتروژنتیکی نیاز دارند. اما به دلیل عدم دسترسی به هرگونه رابط ارتباطی کاربردی، دنیای الکترونیک و ژنتیک تا حد زیادی ناسازگار هستند و دستگاههای پوشیدنی هنوز برای ارائه درمانهای مبتنی بر ژن توسعه نیافتهاند.
محققان ETH زوریخ، بازل، سوئیس اخیراً موفق به توسعه چنین رابطی شدهاند که یک دستگاه الکترونیکی را قادر میسازد تا از طریق جریان DC سطح پایین با دنیای ژنتیک ارتباط برقرار کند. این فناوری که DART (فناوری تنظیم فعالشده با جریان مستقیم) نام دارد، سطوح غیرسمی از گونههای اکسیژن فعال را برای تنظیم برگشتپذیر پروموترهای مصنوعی تولید میکند. در یک مدل موش، کاربرد آن با موفقیت سلولهای انسانی مهندسیشده کاشتهشده در زیر پوست را برای آزادسازی انسولین و بازیابی سطح قند خون تحریک کرد.
در حال حاضر، DART امیدوارکننده به نظر میرسد، اما سختیهای آزمایشهای بالینی را پشت سر گذاشته و شایستگی خود را از نظر ایمنی و کارایی ثابت کرده است. در آینده، دستگاههای الکترونیکی پوشیدنی با DART ممکن است در موقعیتی باشند که مستقیماً مداخلات متابولیکی را برنامهریزی کنند.
***
منابع:
- کیم جی. و همکاران، 2018. بیوالکترونیک پوشیدنی: دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر آنزیم. Acc. شیمی. Res. 2018، 51، 11، 2820-2828. تاریخ انتشار: 6 نوامبر 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- هوانگ، جی.، ژو، اس.، بوچمن، پی. و همکاران. 2023. یک رابط الکتروژنتیک برای برنامه ریزی بیان ژن پستانداران توسط جریان مستقیم. متابولیسم طبیعت تاریخ انتشار: 31 جولای 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}