印刷可能な分子選択的ナノ粒子がウェアラブルバイオセンサーの大量生産を実現 (Printable Molecule-Selective Nanoparticles Enable Mass Production of Wearable Biosensors)

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2025-02-03 カリフォルニア工科大学 (Caltech)

カリフォルニア工科大学(Caltech)の研究チームは、インクジェット印刷技術を用いて、分子選択性を持つコアシェル型ナノ粒子の大量生産に成功しました。これにより、汗中のビタミン、ホルモン、代謝物、薬物などのバイオマーカーをリアルタイムで連続的にモニタリングできるウェアラブルバイオセンサーの製造が可能となります。この技術は、患者と医師が特定の分子レベルの変化を継続的かつ非侵襲的に追跡することを可能にし、個別化医療の発展に寄与すると期待されています。

<関連情報>

ウェアラブルおよび埋め込み型センシングのための印刷可能な分子選択性コアシェルナノ粒子 Printable molecule-selective core–shell nanoparticles for wearable and implantable sensing

Minqiang Wang,Cui Ye,Yiran Yang,Daniel Mukasa,Canran Wang,Changhao Xu,Jihong Min,Samuel A. Solomon,Jiaobing Tu,Guofang Shen,Songsong Tang,Tzung K. Hsiai,Zhaoping Li,Jeannine S. McCune & Wei Gao
Nature Materials  Published:03 February 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-024-02096-4

印刷可能な分子選択的ナノ粒子がウェアラブルバイオセンサーの大量生産を実現 (Printable Molecule-Selective Nanoparticles Enable Mass Production of Wearable Biosensors)

Abstract

Wearable and implantable biosensors are pioneering new frontiers in precision medicine by enabling continuous biomolecule analysis for fundamental investigation and personalized health monitoring. However, their widespread adoption remains impeded by challenges such as the limited number of detectable targets, operational instability and production scalability. Here, to address these issues, we introduce printable core–shell nanoparticles with built-in dual functionality: a molecularly imprinted polymer shell for customizable target recognition, and a nickel hexacyanoferrate core for stable electrochemical transduction. Using inkjet printing with an optimized nanoparticle ink formulation, we demonstrate the mass production of robust and flexible biosensors capable of continuously monitoring a broad spectrum of biomarkers, including amino acids, vitamins, metabolites and drugs. We demonstrate their effectiveness in wearable metabolic monitoring of vitamin C, tryptophan and creatinine in individuals with long COVID. Additionally, we validate their utility in therapeutic drug monitoring for cancer patients and in a mouse model through providing real-time analysis of immunosuppressants such as busulfan, cyclophosphamide and mycophenolic acid.

生物工学一般
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