Специалисты из Технического университета Мюнхена разработали метод, позволяющий сделать настоящую татуировку, которая способна трансформировать свой цвет в ответ на изменение уровня глюкозы, альбумина или pH. Это позволит врачам и пациентам в реальном времени отслеживать хронические заболевания, например, диабет или болезни почек.

Это первая функциональная косметическая технология, сочетающая мастерство татуировки и колориметрические биосенсоры. Биосенсорные татуировки способны функционировать в качестве диагностических дисплеев, демонстрируя изменения цвета в видимом спектре в ответ на изменения рН крови, концентрации глюкозы и уровня альбумина. Эти три параметра были выбраны, поскольку являются очень распространенными биомаркерами проблем со здоровьем.

Например, низкий уровень белка-альбумина может указывать на проблемы с почками или печенью, а высокий — на проблемы с сердцем. Диабетикам необходим контроль уровня глюкозы. Колебания уровня pH крови могут быть вызваны целым рядом заболеваний.

Команда создала изменяющие цвет красители, которые стали детекторами биомаркеров в интерстициальной жидкости, вытекающей из капилляров и заполняющей пространство между клетками.

В датчике глюкозы были использованы свойства ферментативных реакций глюкозооксидазы и пероксидазы; изменяющаяся концентрация глюкозы от 2,0 до 50,0 ммоль/л вызывает изменение пигмента от желтого до темно-зеленого.

Датчик рН состоит из красителей метилового красного, бромтимолового синего и фенолфталеина. Метиловый красный способствует изменению цвета от красного (рН 4,3) до желтого (рН 6,2). Бромотимоловый синий обеспечивает изменение от желтого (рН 6,0) до синего (рН 7,6). Фенолфталеин меняет цвет с розового (рН 8,2) на фуксию (рН 12,0). Конечным результатом является изменение цвета с оранжевого на зеленый и сине-зеленый.

Датчик альбумина с увеличением концентрации альбумина от 0,0 до 5,0 г/л из серого становится голубым — чем больше альбумина, тем ярче голубизна.

Когда исследователи попробовали изменить уровни этих биомаркеров в интерстициальной жидкости свиной кожи цвета изменились так, как и было предсказно. Важно,  что команда ученых  смогла точно оценить концентрации веществ на основе фотографий татуировок, сделанных на смартфон.

Тем не менее, технология пока не готова к испытаниям на людях. И главная проблема — необратимость датчиков глюкозы и альбумина. Иначе говоря, диагностика срабатывает лишь единожды и это серьезный недостаток.

Тем не менее, детектор рН все же способен менять цвет в обе стороны неоднократно, что вселяет надежду. Исследователи полагают, что и другие датчики  могут стать обратимыми, например, с помощью синтетических рецепторов. Однако это еще предстоит проверить в ходе будущих исследований.