Choroby naczyniowe to wróg publiczny numer jeden: najważniejsi zabójcy na całym świecie, odpowiadają za prawie jedną trzecią wszystkich ludzkich zgonów na planecie.
Ciągłe monitorowanie hemodynamiki – przepływu krwi przez układ naczyniowy – może poprawić leczenie i wyniki pacjentów. Jednak śmiertelne stany, takie jak nadciśnienie i miażdżyca, występują w długim i skręconym układzie naczyniowym z tętnicami o różnej średnicy i krzywiźnie, a istniejące urządzenia kliniczne są ograniczone przez swoją masę, sztywność i użyteczność.
Badacz Georgia Institute of Technology Woon-Hong Yeo i jego współpracownicy próbują zwiększyć szanse pacjentów, opracowując wszczepialny, miękki elektroniczny system monitorowania. Ich nowe urządzenie, składające się z inteligentnego stentu i drukowanych miękkich czujników, jest zdolne do bezprzewodowego monitorowania hemodynamiki w czasie rzeczywistym bez baterii i obwodów.
„Ten system elektroniczny jest przeznaczony do bezprzewodowego dostarczania danych hemodynamicznych, w tym ciśnienia tętniczego, tętna i przepływu, do zewnętrznego systemu akwizycji danych i jest bardzo mały i cienki, dlatego możemy użyć cewnika, aby dostarczyć je w dowolne miejsce wewnątrz ciała” – powiedział Yeo, którego zespół opublikował w tym tygodniu swoje badanie w czasopiśmie Science Advances.
Yeo dodał z uśmiechem: „To jak stent z wieloma sztuczkami w rękawie”.
Na przykład, gdy to urządzenie jest instalowane u pacjenta z miażdżycą, oprócz rozszerzania się i zapobiegania zwężaniu tętnicy, podobnie jak tradycyjny stent, przywracając normalny przepływ krwi, zapewni również stały przepływ danych.
„Teraz, po wdrożeniu stentu, nie masz pewności, czy problem został rozwiązany, a pacjenci mogą wrócić z tym samym problemem” – powiedział Yeo. „Może to być wada stentu lub problem z umieszczeniem stentu, a może problem z przepływem krwi pacjenta”.
A obecnie standardowym sposobem monitorowania tego wszystkiego jest angiogram. Może to być kosztowne, a w rzadkich przypadkach, zwłaszcza u pacjentów zmagających się również z cukrzycą, barwniki i promieniowanie stosowane w obrazowaniu angiogramów mogą powodować raka. System Yeo stara się obejść potrzebę wykonania angiogramu lub innych wymagań dotyczących obrazowania.
Jego bezprzewodowa platforma inteligentnych stentów, zintegrowana z miękkimi czujnikami, jest obsługiwana przez sprzężenie indukcyjne, aby zapewnić bezprzewodowe monitorowanie w czasie rzeczywistym, które może wykryć szeroki zakres warunków naczyniowych. Sprzężenie indukcyjne wykorzystuje pola magnetyczne do bezprzewodowego przesyłania energii. Jest to podobne do tego, co dzieje się, gdy używasz ładowarki bezprzewodowej do telefonu, smartwatcha lub innych urządzeń — czerpią one energię z pola magnetycznego wytwarzanego przez ładowarkę.
„Zasadniczo można umieścić ten system czujników w dowolnym miejscu w ciele” – wyjaśnił Yeo. „Inną rzeczą związaną z tą platformą technologiczną jest to, że oprócz tego, że jest wszczepialnym systemem czujników, może być używana jako system do noszenia. Pomyśl o smartwatchu i o tym, ile jego masy zajmują obwody lub baterie. Jeśli usuniesz wszystkie, okaże się, że masz urządzenie, które jest cieńsze niż typowy plaster, prawie niewidoczny monitor zdrowia, który możesz nosić wszędzie”.
W każdym razie to cel dalekosiężny. Do tej pory przetestowali swój bezprzewodowy system implantacji na modelach zwierzęcych. Jednak wciąż jest wiele do zrobienia. Yeo ma również wsparcie Narodowej Fundacji Nauki, aby rozwijać technologię. Niedawno otrzymał trzyletni grant w wysokości 400 000 dolarów od NSF, który skoncentrował się na drukowanych czujnikach nanomembranowych i bioelektronice do bezprzewodowego i ciągłego monitorowania stanu naczyń.
„Wierzymy, że opracowane przez nas zasady projektowania mechanicznego, materiałowego i elektrycznego oraz ramy inżynieryjne i bioczujnikowe, które wynikają z tej pracy, przyczynią się do rozwoju dziedziny wszczepialnej elektroniki i systemów biomedycznych” – powiedział Yeo. „A spostrzeżenia i wiedza, które zdobędziemy, będą miały zastosowanie w innych procesach fizjologicznych i wyzwaniach w naukach biomedycznych i inżynierii”.
Komentarze
[ z 0]