Masa depan dunia medis bisa jadi terletak pada personalisasi perawatan kesehatan, yaitu mengetahui dengan tepat apa yang dibutuhkan setiap individu dan kemudian memberikan campuran nutrisi, metabolit, dan obat-obatan yang sesuai untuk menstabilkan serta meningkatkan kondisi mereka. Untuk mewujudkan hal ini, para dokter membutuhkan cara untuk terus mengukur dan memantau biomarker kesehatan tertentu.
Untuk tujuan tersebut, tim insinyur dari Caltech baru-baru ini mengembangkan teknik inovatif untuk mencetak array nanopartikel khusus menggunakan teknologi printer inkjet, yang memungkinkan produksi massal biosensor keringat wearable yang dapat digunakan untuk memantau berbagai biomarker dalam tubuh secara real-time. Biosensor ini memiliki potensi untuk memantau berbagai molekul penting seperti vitamin, hormon, metabolit, dan obat-obatan, memberikan kemampuan bagi pasien dan dokter untuk terus memantau perubahan kadar molekul tersebut.
- Apa itu Biosensor Wearable dan Mengapa Ini Penting?
- Teknologi Nanopartikel Molekul-Selektif
- Kombinasi dengan Inti Nanopartikel dari NiHCF
- Keunggulan Teknologi Ini
- Penggunaan dalam Pemantauan Pengobatan Kanker dan Long COVID
- Sensor yang Dapat Ditanam di Bawah Kulit
- Masa Depan Nanopartikel Molekul-Selektif dalam Dunia Medis
- Kesimpulan
- Referensi:
Apa itu Biosensor Wearable dan Mengapa Ini Penting?
Biosensor wearable merupakan alat kecil yang dapat dipakai di tubuh dan digunakan untuk memantau kondisi tubuh secara terus-menerus. Dalam hal ini, biosensor dirancang untuk memantau biomarker tubuh yang sangat penting untuk kesehatan, seperti kadar vitamin atau obat dalam tubuh. Dengan menggunakan biosensor ini, pasien dan dokter dapat memperoleh data yang berguna untuk perawatan jangka panjang, tanpa perlu melakukan pemeriksaan invasif atau datang ke rumah sakit setiap saat.
Sebagai contoh, biosensor wearable yang menggunakan nanopartikel ini telah berhasil digunakan untuk memantau metabolit pada pasien yang menderita long COVID dan memantau kadar obat kemoterapi pada pasien kanker di City of Hope, Duarte, California.
Teknologi Nanopartikel Molekul-Selektif
Dalam riset ini, para ilmuwan mengembangkan nanopartikel berbentuk kubus yang disebut sebagai core-shell nanoparticles atau nanopartikel inti-cangkang. Kubus-kubus ini dibentuk dalam larutan yang mengandung molekul yang ingin dilacak, misalnya vitamin C. Selama proses pembentukan, molekul yang ingin dilacak, seperti vitamin C, terperangkap di dalam nanopartikel kubus tersebut.
Tahapan berikutnya, para ilmuwan menggunakan pelarut untuk secara selektif menghilangkan molekul vitamin C, meninggalkan cangkang polimer yang memiliki bentuk lubang yang sesuai dengan bentuk molekul vitamin C. Ini serupa dengan cara kerja antibodi buatan yang hanya mengenali molekul tertentu. Dengan begitu, biosensor ini bisa mengenali dan memantau molekul spesifik dalam tubuh dengan akurat.
Kombinasi dengan Inti Nanopartikel dari NiHCF
Selain cangkang polimer, para peneliti menggabungkan nanopartikel tersebut dengan inti yang terbuat dari nickel hexacyanoferrate (NiHCF). Material ini dapat mengalami oksidasi atau reduksi saat diberikan tegangan listrik ketika terhubung dengan keringat atau cairan tubuh lainnya. Begitu cairan tubuh bersentuhan dengan inti NiHCF, sistem ini akan menghasilkan sinyal listrik.
Misalnya, ketika molekul vitamin C berada dalam kontak dengan cangkang polimer, molekul tersebut akan masuk ke dalam lubang-lubang yang ada, sehingga mencegah cairan tubuh berinteraksi langsung dengan inti. Hal ini menyebabkan sinyal listrik melemah, dan kekuatan sinyal ini bisa digunakan untuk mengukur kadar vitamin C yang ada dalam tubuh.
Keunggulan Teknologi Ini
Salah satu keunggulan utama dari teknologi ini adalah kestabilannya. Inti NiHCF sangat stabil bahkan dalam cairan biologis seperti keringat dan darah, yang menjadikannya ideal untuk pemantauan jangka panjang. Teknologi ini dapat digunakan untuk mencetak array sensor yang dapat mengukur berbagai macam molekul secara bersamaan. Sebagai contoh, para peneliti dapat mencetak nanopartikel yang mengikat vitamin C, tryptophan (sejenis asam amino), dan kreatinin (biomarker untuk fungsi ginjal) dalam satu sensor yang terintegrasi.
Biosensor wearable yang terbuat dari teknologi nanopartikel ini memiliki kemampuan untuk mendeteksi berbagai biomarker, yang bisa digunakan untuk memantau pasien dengan kondisi kesehatan yang beragam. Misalnya, di penelitian ini, sensor juga diuji untuk memantau tiga jenis obat antitumor pada pasien kanker. Dengan teknologi ini, para peneliti bisa memantau kadar obat kanker dalam tubuh pasien secara remote dan real-time.
Penggunaan dalam Pemantauan Pengobatan Kanker dan Long COVID
Teknologi ini menawarkan kemungkinan besar dalam memantau pengobatan untuk kondisi-kondisi seperti kanker atau long COVID. Dalam studi yang dilakukan, para peneliti berhasil menggunakan biosensor wearable untuk memantau kadar obat kemoterapi dalam tubuh pasien, yang memungkinkan penyesuaian dosis obat secara lebih tepat dan personal.
Penting untuk dicatat bahwa penggunaan biosensor wearable ini juga memperkenalkan kemungkinan untuk mengoptimalkan pengobatan dengan cara yang tidak invasif. Misalnya, untuk pasien yang menjalani kemoterapi, biosensor dapat memberi informasi yang sangat berguna untuk menyesuaikan dosis obat sesuai dengan kebutuhan tubuh pasien pada waktu tertentu.
Sensor yang Dapat Ditanam di Bawah Kulit
Tidak hanya terbatas pada sensor yang dapat dipakai di luar tubuh, peneliti juga menunjukkan bahwa nanopartikel ini dapat digunakan untuk mencetak sensor yang dapat ditanam di bawah kulit. Dengan cara ini, sensor dapat memantau kadar obat dalam tubuh pasien secara lebih terperinci dan terus-menerus, memberikan data yang sangat berguna bagi dokter untuk menyesuaikan pengobatan.
Baca juga: Teknologi Panas Tubuh: Alternatif Revolusioner di Dunia Energi
Masa Depan Nanopartikel Molekul-Selektif dalam Dunia Medis
Teknologi ini memiliki potensi besar untuk diterapkan dalam berbagai bidang medis, terutama dalam pemantauan kondisi kronis dan pengobatan yang memerlukan penyesuaian dosis secara real-time. Dengan pemantauan yang lebih akurat dan personal, pasien dapat merasakan manfaat dari perawatan yang lebih tepat dan efektif.
Tidak hanya itu, biosensor wearable ini juga berpotensi untuk meningkatkan kualitas hidup pasien dengan kondisi kesehatan kronis atau serius, seperti kanker, diabetes, atau gangguan metabolik. Pemantauan yang terus-menerus memungkinkan dokter untuk mendeteksi perubahan dalam kadar molekul yang mengindikasikan masalah kesehatan, sehingga perawatan dapat disesuaikan dengan lebih cepat.
Kesimpulan
Inovasi dalam pengembangan biosensor wearable berbasis nanopartikel molekul-selektif membuka babak baru dalam dunia medis. Dengan kemampuan untuk memantau berbagai biomarker dalam tubuh secara real-time, teknologi ini menawarkan peluang besar dalam personalisasi pengobatan dan pemantauan kesehatan secara non-invasif. Dengan demikian, teknologi ini tidak hanya dapat meningkatkan pengelolaan penyakit, tetapi juga memberikan kenyamanan dan keefektifan dalam perawatan jangka panjang. Mengingat potensi besar yang dimilikinya, biosensor ini dapat menjadi alat yang sangat berharga di masa depan untuk dunia medis yang lebih terhubung dan terpersonalisasi.
Referensi:
[1] https://www.caltech.edu/about/news/printable-molecule-selective-nanoparticles-enable-mass-production-of-wearable-biosensors, diakses pada 20 Februari 2025
[2] Wang, M., Ye, C., Yang, Y. et al. Printable molecule-selective core–shell nanoparticles for wearable and implantable sensing. Nat. Mater, 2025 DOI: 10.1038/s41563-024-02096-4
