Laserová náplasť ide do hĺbky, aby odhalila príznaky rakoviny
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 20. 12. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Pokroky vo vede o materiáloch a miniaturizovaná elektronika dali vzniknúť novej sľubnej skupine nositeľných náplastí, ktoré by jedného dňa mohli merať mnohé ukazovatele ľudského zdravia, od stresu cez hladinu glukózy až po kardiovaskulárnu aktivitu. Inžinieri teraz využili túto technológiu na vytvorenie elektronickej náplasti schopnej monitorovať biomolekuly v hlbokom tkanive, ktorá sa podľa nich dá použiť na odhalenie celého radu život ohrozujúcich stavov vrátane dysfunkcie orgánov a zhubných nádorových ochorení.
Nová elektronická náplasť je dielom inžinierov z Kalifornskej univerzity v San Diegu a je rozšírením predchádzajúceho výskumu tej istej skupiny z roku 2018. Pôvodná náplasť využívala ultrazvukové vlny na nepretržité monitorovanie hrúbky pulzujúcich ciev, aby ponúkla údaje o krvnom tlaku v reálnom čase.
Tím sa teraz posunul ďalej do oblasti kardiovaskulárneho monitorovania tým, že vyvinul verziu na monitorovanie perfúzie krvi. Táto telesná funkcia je kľúčová pre zdravú funkciu tkanív a prenos kyslíka a živín, a keď je narušená, môže to svedčiť o stavoch, ako sú závažné poruchy funkcie orgánov a srdcové infarkty. Abnormálne nahromadenie krvi zasa môže svedčiť o krvácaní alebo zhubných nádoroch.
Priebežné monitorovanie perfúzie krvi preto môže pomôcť odhaliť tieto život ohrozujúce stavy a tím sa to spočiatku snažil dosiahnuť zameraním sa na biomolekulu hemoglobínu v hlbokých tkanivách.
„Množstvo a umiestnenie hemoglobínu v tele poskytuje dôležité informácie o perfúzii krvi alebo jej hromadení na konkrétnych miestach,“ vysvetlil spoluautor štúdie Sheng Xu. „Naše zariadenie vykazuje veľký potenciál pri dôslednom monitorovaní rizikových skupín, čo umožňuje včasné zásahy v naliehavých chvíľach“.
Existujúce technológie, ako je magnetická rezonancia a röntgenová počítačová tomografia, síce dokážu odhaliť biomolekuly, ako je hemoglobín, ale len okamžite, nie priebežne, a dokážu ich odhaliť len bližšie ku koži. Náplasť tímu je navrhnutá tak, aby pomocou laserov ponúkala možnosť dlhodobého monitorovania hlboko uložených biomolekúl.
Samotná náplasť je flexibilná a pohodlne prilieha na pokožku. Obsahuje sústavy laserových diód a piezoelektrických snímačov v mäkkej silikónovo-polymérovej matrici, ktoré vysielajú pulzné lasery do tkanív pod nimi. Biomolekuly v hlbokých tkanivách absorbujú túto optickú energiu a spôsobujú vyžarovanie akustických vĺn cez svoje okolie.
„Piezoelektrické prevodníky prijímajú akustické vlny, ktoré sa spracúvajú v elektrickom systéme na rekonštrukciu priestorového mapovania biomolekúl vyžarujúcich vlny,“ povedal Xiaoxiang Gao, autor štúdie.
Pri testovaní sa ukázalo, že systém dokáže vytvoriť 3D mapy hemoglobínu v tkanivách ležiacich centimetre pod kožou v submilimetrovom priestorovom rozlíšení. Tím tvrdí, že ho možno nastaviť aj na detekciu celého radu biomolekúl zmenou vlnových dĺžok laserov, pričom jednou zo skúmaných možností je aj monitorovanie teploty jadra.
„Nepretržité monitorovanie je rozhodujúce pre včasné zásahy, aby sa zabránilo rýchlemu zhoršeniu život ohrozujúcich stavov,“ povedal Xiangjun Chen, spoluautor štúdie. „Nositeľné zariadenia založené na elektrochémii na detekciu biomolekúl, ktoré sa neobmedzujú len na hemoglobín, sú dobrými kandidátmi na dlhodobé nositeľné monitorovacie aplikácie. Existujúce technológie však dosahujú len schopnosť detekcie na povrchu kože“.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature Communications.
