Живой сенсорный дисплей: инженерная кожа стала биологическим монитором

Носимые устройства для здоровья, такие как умные часы, стали обычным явлением, позволяя непрерывно отслеживать физиологические сигналы на поверхности кожи. Японские исследователи разработали био-гибридный подход, который работает внутри тела, превращая инженерную кожу в видимый индикатор внутренних биологических состояний.

Японские исследователи разработали живой сенсорный дисплей, превращающий инженерную кожу в биологический монитор, визуально указывающий на внутреннее воспаление без забора крови. Автор: Институт промышленных наук, Токийский университет.

Совместная исследовательская группа под руководством Токийского городского университета и Токийского университета в сотрудничестве с RIKEN и Canon Medical Systems Co. представила живой сенсорный дисплей: инженерный кожный трансплантат, который флуоресцирует в ответ на определённые биомаркеры, такие как воспаление.

Как сообщается в Nature Communications, система использует естественную регенерацию кожи организма для поддержки долгосрочного мониторинга биомаркеров, обеспечивая визуальное считывание без забора крови после имплантации и позволяя интуитивно оценивать состояние простым наблюдением.

Больше, чем просто кожа

Мониторинг внутренних биомаркеров — белков, указывающих на воспаление, стресс или болезнь, — обычно зависит от забора крови или внешних датчиков, которые работают лишь ограниченное время.

«Обычные подходы часто инвазивны или дают лишь моментальные снимки во времени, — сказал заслуженный профессор Токийского городского университета Хироюки Фудзита (почётный профессор Токийского университета). — Наша цель заключалась в изучении биологически интегрированной системы, которая позволяет осуществлять непрерывное зондирование и интуитивную интерпретацию даже в домашних условиях».

Для достижения этого исследователи использовали эпидермальные стволовые клетки, которые естественным образом поддерживают и обновляют кожу на протяжении всей жизни. Генетически модифицировав эти клетки для реакции на воспалительные сигналы — более конкретно, на активацию пути NF-κB — команда создала кожную ткань, которая экспрессирует усиленный зелёный флуоресцентный белок (EGFP) в ответ на сигналы, связанные с воспалением.

Когда сенсор является частью тела

При трансплантации мышам инженерная кожа приживается и функционально интегрируется с тканью хозяина. При индукции воспаления трансплантированная область излучает зелёную флуоресценцию, преобразуя внутренние молекулярные сигналы во внешний оптический сигнал.

Поскольку сенсор состоит из живых эпидермальных стволовых клеток, он поддерживается за счёт естественного обновления кожи.

«В отличие от обычных устройств, которым требуются источники питания или периодическая замена, эта система биологически поддерживается самим организмом, — сказал профессор Токийского университета Сёдзи Такэути. — В наших экспериментах функциональность сенсора сохранялась более 200 дней, поскольку модифицированные стволовые клетки непрерывно регенерировали эпидермис».

На пути к визуальному долгосрочному мониторингу биомаркеров

Это исследование демонстрирует доказательство концепции долгосрочного, биологически интегрированного зондирования без батарей, проводов или активных действий пользователя. Хотя данная работа была сосредоточена на сигналах воспаления, лежащая в её основе стратегия адаптируема.

Изменяя молекулярные мишени, можно создать аналогичные конструкции инженерной кожи для реакции на другие физиологические или метаболические сигналы.

Исследователи отмечают, что такая технология может найти применение не только в здравоохранении человека, но и в исследованиях на животных и ветеринарии, где визуальные индикаторы состояния здоровья могут помочь в раннем выявлении заболеваний у животных, не способных сообщить о симптомах.

Хотя работа всё ещё находится на ранней доклинической стадии, она предлагает биологически обоснованный подход для объединения живых тканей с сенсорными функциями, размывая границу между биологическими системами и инженерными устройствами.

Больше информации: Living sensor display implanted on skin for long-term biomarker monitoring, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-025-67384-2

Источник: University of Tokyo