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Mikronadel-Hautpflaster nimmt Flüssigkeit für diagnostische Untersuchungen auf

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Eine neue Studie beschreibt, wie ein papierbasiertes Hautpflaster, das winzige Nadeln enthält, schmerzfrei Interstitialflüssigkeit (ISF) zur Biomarkeranalyse sammelt.

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Entwickelt an der Washington University (WUSTL; St. Louis, MO, USA) und dem Georgia Institute of Technology (Georgia Tech; Atlanta, GA, USA), punktieren die Mikronadeln des Pflasters die Haut und erzeugen winzige Mikroporen in der Oberfläche, durch die kleine Mengen von ISF austreten. Das ISF wird anschließend auf einem Streifen aus plasmonischem Papier gesammelt, der Teil der Rückseite des Pflasters ist. Es wird dann in-situ mit Hilfe der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (SERS) analysiert, um pharmakokinetische Profile zu erkennen und zu messen.

Für die Studie immobilisierten die Forscher negativ geladene, mit Poly(styrolsulfonat) (PSS) beschichtete Goldnanostäbchen auf einem dünnen Streifen Filterpapier mittels plasmonaler Kalligraphie. Ein positiv geladener Farbstoff mit Rhodamin 6G (R6G) wurde dann in den Blutkreislauf einer Ratte injiziert. Der Farbstoff gelangte in das ISF und von dort in das Mikronadelpflaster und auf das plasmonische Papier, wo er an die negativ geladene PSS gebunden und dann mit SERS analysiert wurde. Die Forscher fanden heraus, dass die neue Methode den R6G-Farbstoff genauso empfindlich nachweisen kann wie bisherige mehrstufige Verfahren. Die Studie wurde am 9. Mai 2019 in der Zeitschrift ACS Sensors veröffentlicht.

"Diese Proof-of-Concept-Studie zeigt, dass ein plasmonisches Papier-Mikronadelpflaster das Potenzial hat, eine On-Patch-Messung von Molekülen im ISF für Forschung und zukünftige medizinische Anwendungen zu ermöglichen", schloss Chandana Kolluru, PhD, Leitautorin der Georgia Tech School of Materials Science and Engineering, und Kollegen.

ISF umgibt alle Gewebezellen und ist in der Haut vorhanden. Es ist vorteilhaft für Biosensor-Anwendungen, da es keine Partikel (rote Blutkörperchen oder Blutplättchen) enthält und mindestens 5-10 mal weniger Protein als Blutserum enthält. Allerdings sind auf der Haut nur extrem geringe Mengen zu finden, was den Prozess der ISF-Extraktion erschwert. Die ISF-Extraktion mit Mikronadeln in Kombination mit integrierter Biosensorik könnte erhebliche Möglichkeiten für die minimal-invasive Überwachung und Diagnose bieten, wie beispielsweise bei Diabetes.