Mažutė laboratorija po oda

lab po oda

Žmogus – tarsi chemijos fabrikas: mūsų kūnas gamina tūkstančius medžiagų ir jos keliauja mūsų kraujotakos sistema. Kai kurios šių medžiagų naudojamos įvertinti žmogaus sveikatos būklę. Grupė EPFL (Lozanos federalinis politechnikos institutas, Šveicarija) mokslininkų išrado mažutį įrenginį, analizuojantį tam tikrų kraujyje esančių cheminių medžiagų koncentraciją. Šis įrenginys implantuotas į poodį gali iš karto aptikti iki penkių baltymų ir organinių rūgščių ir rezultatus nusiųsti tiesiai gydytojui į kompiuterį. Šis metodas leidžia gerokai labiau individualizuoti priežiūrą negu tradiciniai kraujo tyrimai. Sveikatos priežiūros specialistai turės galimybę patogiau ir efektyviau stebėti pacientus, ypač sergančius lėtinėmis ligomis arba taikant chemoterapijos gydymą. Įrenginio prototipas, kol kas dar bandymų stadijos, pademonstravo galintis patikimai sekti keletą dažniausiai kraujyje tikrinamų medžiagų.

Trys kubiniai milimetrai technologijos

lab_po oda
Šio implanto dydis apie 14 mm, jį sudaro penki jutikliai, bevielio maitinimo ritė ir miniatiūrinė elektronika radijo ryšiui

EPFL mokslininkų komandai, išradusiai įrenginį, vadovavo Džiovanis de Michelis (Giovanni de Micheli) ir Sandras Karara (Sandro Carrara). Implantas, tikriausias koncentruotos technologijos perlas, tėra kelių kubinių milimetrų dydžio, tačiau jame yra penki jutikliai, radijo siųstuvas ir maitinimo perdavimo sistema. Implanto išorėje baterijos pleistras per paciento odą tiekia 1/10 W energijos – tad nėra reikalo kaskart operuoti, kai reikia įkrauti bateriją. Informacija keliais etapais iš paciento kūno nukreipiama į gydytojo kompiuterį. Implantas skleidžia saugaus dažnio radijo bangas. Pleistras surenka ir perduoda informaciją gydytojui per „Bluethooth“ į mobilųjį telefoną, kuris informaciją persiunčia gydytojui.

Sistema galinti aptikti daugybę medžiagų

Didelį dėmesį mokslininkai sutelkė kurdami jutiklius. Tam, kad fiksuotų numatytos medžiagos, pvz., pieno rūgšties, gliukozės ar ATP (Adenozin 5′ trifosfatas), kiekį kraujyje, kiekvieno jutiklio paviršius padengtas fermentu. „Teoriškai galime aptikti beveik viską, – teigia Dž. de Michelis. – Tačiau fermentų naudojimo trukmė ribota, todėl turime juos sukurti taip, kad jie išsilaikytų naudingi kaip įmanoma ilgiau“. Naujausi tikrinti fermentai išlieka vertingi pusantro mėnesio, daugumai programų tai jau pakankamai ilgai. „Be to, pakeisti implantą paprasta, kadangi jis labai mažas“.

Elektronikams taip pat teko didelis iššūkis. „Nebuvo lengva priversti sistemą dirbti su viena dešimtąja vato galios“, – paaiškina Dž. de Michelis. Mokslininkams taip pat kilo sunkumų kuriant smulkią elektros ritę, gaunančią energiją iš pleistro.

Individualizuotos chemoterapijos link

Implantas gali dalinai pasitarnauti ir taikant chemoterapijos programą. Pastaruoju metu onkologai naudoja atsitiktinius kraujo tyrimus nustatyti pacientų toleranciją konkrečiam gydymo dozavimui. Šiomis sąlygomis itin sudėtinga paskirti optimalią dozę. Dž. de Michelis įsitikinęs, kad jo sistema taps svarbiu žingsniu geresnės, labiau individualizuotos medicinos link. „Tai leis tiesiogiai ir nuolat stebėti pacientą, remtis jo individualia tolerancija, o ne vien amžiaus ir svorio lentelėmis ar kassavaitiniais kraujo tyrimais“.

Jutikliai implantuoti pacientams, sergantiems lėtinėmis ligomis, galėtų siųsti įspėjamuosius signalus dar prieš pradedant reikštis ligos simptomams ir numatyti vaistų poreikį. „Iš esmės mūsų organizmas turi didžiulį potencialą tais atvejais, kur patologijos evoliucija turi būti stebima ar tikrinamas gydymo toleravimas“.

Implanto prototipas jau išbandytas laboratorijoje penkiomis skirtingomis medžiagomis ir rezultatai buvo tokie pat patikimi kaip ir tradicinių tyrimų būdų. Šis projektas subūrė elektronikos, kompiuterijos specialistus, gydytojus, biologus iš EPFL, Belinzonos tyrimų instituto (Istituto di Ricerca di Bellinzona), EMPA (Šveicarijos federalinės medžiagų mokslo ir technologijos laboratorijos) ir ETHZ (Šveicarijos federalinis technologijos institutas Ciuriche). Šis projektas yra Šveicarijos Nano-Tera programos dalis, kurios tikslas skatinti tarpdisciplininius tyrimus aplinkos ir sveikatos srityse. Mokslininkai tikisi, kad sistema rinka pasieks per ketverius metus.

Video: EPFL mokslininkai išrado mažutę, nešiojamą asmeninę kraujo tyrimų laboratoriją: miniatiūrinis įrenginys implantuotas į poodį iškart atlieka kūno medžiagų analizę ir radijo moduliu perduoda rezultatus gydytojui koriniu telefono ryšiu. Šis laimėjimas suteikia potencialą daugeliui programų, pvz., pacientų gaunančių chemoterapiją stebėjimui.

Parengta pagal Ecole Polytechnique Federale de Lausanne pranešimą
Nuoroda: http://phys.org/news/2013-03-scientists-tiny-portable-personal-blood.html#jCp