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Mit gedruckten Nanoschaltkreisen Hormone wahrnehmen
So wie Blutzuckermessgeräte die Behandlung von Diabetes revolutioniert haben, haben Forscher eines Startups namens Aneeve Nanotechnologien glauben, dass sie Hormonsensoren bauen, die das Verständnis und die Behandlung von Unfruchtbarkeit, Wechseljahren und anderen Erkrankungen im Zusammenhang mit Hormonschwankungen revolutionieren könnten.
Strahlantrieb: Diese Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurden unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers aufgebracht. Forscher hoffen, mit der Technologie Sensoren drucken zu können, die den Östrogenspiegel und andere Hormone in einem Blutstropfen erkennen.
Aneeve ist Teil eines neuen Technologie-Inkubatorprogramm an der University of California in Los Angeles. Das Unternehmen arbeitet an der Entwicklung kostengünstiger Sensoren, die mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern und Carbon-Nanotube-Tinte hergestellt werden können. Die Drucker legen Nanoröhren-Schaltkreise fest, die bei Bindung an das Östrogen-Protein Estradiol eine Änderung ihres Widerstands und ihrer optischen Eigenschaften erfahren und diese Änderung über Funkwellen an ein anderes Gerät weitergeben. Der Chief Operating Officer des Unternehmens, Kosmas Galatsis sagt, er hofft, dass das Ergebnis ein so komfortables System wie Blutzuckermessgeräte sein wird.
Derzeit gibt es keine einfache und kostengünstige Methode, um regelmäßig Schwankungen des Hormonspiegels einer Frau zu testen. Es gibt ein Blutzuckermessgerät, aber kein Hormonmessgerät, das den Menschen hilft, ihre Hormone auf einem gewünschten Niveau zu halten, sagt Galatsis. Forscher, die klinische Studien durchführen, oder Ärzte, die beispielsweise versuchen, Fruchtbarkeitsrhythmen zu bestimmen, verlangen, dass täglich oder zweimal täglich Blutproben in einem Labor entnommen werden. Aber mit einem einfachen Monitor, der von zu Hause aus verwendet werden kann, könnte eine Frau ihren Hormonspiegel genau im Auge behalten, indem sie sich in den Finger sticht und einen Blutstropfen auf einen Einweg-Kohlenstoff-Nanoröhrenstreifen tropft. Wenn ein Paar nicht schwanger werden kann, können sie ihren Hormonspiegel über mehrere Monate hinweg überwachen und versuchen, zu befruchten, wenn ihre Hormonspiegel optimal sind, sagt er.
Die Wissenschaftler von Aneeve glauben auch, dass ein solches Gerät den Forschern helfen könnte, die Wechseljahre besser zu verstehen und zu bestimmen, wann eine Hormonersatztherapie von Vorteil sein könnte. Eine kostengünstige, kostengünstige Art der Überwachung, die genau ist und mehrere Parameter misst, könnte mehr Forschung in diesem Bereich ermöglichen, sagt Kumar Duraiswamy, ein an dem Projekt beteiligter Arzt und MBA-Kandidat. Im Moment, sagt er, sei es für Frauen nicht einfach, bequem oder billig, in ein Testzentrum zu gehen.
Galatsis stellt fest, dass dies nur die erste Anwendung ist, die aus einer Technologieplattform hervorgegangen ist, von der sie hoffen, dass sie breite Anwendung findet. Die Plattform basiert auf Forschungen des UCLA-Nanotechnologieforschers Kang Wang und Kollege Chongwu Zhou an der University of Southern California. Unsere Neuheit ist eine kostengünstige Standard-Drucktechnologie, die überall und jederzeit gedruckt werden kann, sagt Galatsis. Wir können jeden Tintenstrahldrucker umrüsten, indem wir einfach die Kartusche [auf Carbon-Nanotube-Tinte] wechseln, sodass wir jede Art von Sensoren drucken und HF-Schaltungen direkt hier herstellen können.
Nano-Schaltung: Die Forscher schickten diese Chips durch einen Tintenstrahldrucker, auf dem eine Kohlenstoff-Nanoröhren-Schaltung abgeschieden wurde.
Mit Mitteln der DARPA beschloss die Gruppe, sich zunächst auf die Überwachung von Östrogen und anderen Hormonen zu konzentrieren, da ein dringender Bedarf zu bestehen schien. Bisher haben sie gezeigt, dass ihre Sensoren in der Lage sind, Östrogen zu erkennen, aber nur auf Nanogramm pro Milliliter genau sind. Um mit einem einzigen Fingerstich wirksam zu sein, muss diese Empfindlichkeit um eine Größenordnung (auf Pikogramm pro Milliliter) verbessert werden.
Die Kombination der von Aneeve verwendeten Technologien ist ziemlich überzeugend, sagt Jerome Lynch , ein Ingenieur an der University of Michigan. Er merkt an, dass die Innovation des Unternehmens in der Integration mehrerer Technologien liegt, die andere einzeln erforscht haben. Und sie nutzen Technologien, die kostengünstig sind. Wenn andere es ausprobiert haben, haben sie sich mehr mit dem Proof-of-Concept-Level befasst, während [Aneeve] mehr auf die kommerzielle Durchführbarkeit und Skalierbarkeit auf dem Markt schaut.
Nicholas Kotov , ein Nanotechnologie- und Chemieingenieur an der University of Michigan, stimmt zu, dass die Kombination zahlreicher Technologien das Projekt so wichtig macht. Interessant sei der Einsatz der Tintenstrahldrucktechnologie für die Sensorik und insbesondere für Hormone, sagt er.
Letztendlich hoffen die Forscher, ein kleines Gerät zu bauen, das an ein Smartphone angeschlossen werden kann und die Daten der Kohlenstoff-Nanoröhren-Sensorstreifen in ein Protokoll übersetzen kann, das den Benutzern und ihren Ärzten hilft, den Überblick zu behalten. Im Moment besteht Aneeves Labor aus kaum mehr als einer bloßen Arbeitsfläche in der UCLA-Inkubatoranlage. Aber durch die Nutzung des sauberen Labors, der Druckerei und anderer Einrichtungen des Inkubators muss das Startup keine eigene Ausrüstung kaufen. Unsere nächsten Schritte bestehen darin, die Sensorplattform weiter zu optimieren, sagt Galatsis und fügt hinzu, dass sie in 18 Monaten einen funktionierenden Prototyp haben wollen.