Лазерно пулсиращ кожен пластир прониква дълбоко, за да разкрие признаци на рак

Сподели

Напредъкът в науката за материалите и миниатюризираната електроника доведоха до появата на обещаваща нова порода лепенки за носене, които един ден биха могли да измерват много показатели за човешкото здраве, от стреса през нивата на глюкозата до сърдечно-съдовата дейност. Инженерите са използвали тази технология, за да създадат електронен пластир, способен да наблюдава биомолекули в дълбоки тъкани, който според тях може да се използва за откриване на редица животозастрашаващи състояния, включително дисфункция на органи и злокачествени ракови заболявания.

Новият електронен пластир е дело на инженери от Калифорнийския университет в Сан Диего и е продължение на изследване, което разгледахме през 2018 г. от същата група. По-ранният пластир на изследователите използва ултразвукови вълни за непрекъснато наблюдение на дебелината на пулсиращите кръвоносни съдове, за да предложи отчитане на кръвното налягане в реално време.

Сега екипът е навлязъл още повече в областта на сърдечно-съдовия мониторинг, като е разработил версия за наблюдение на кръвната перфузия. Тази телесна функция е ключова за здравата функция на тъканите и транспорта на кислород и хранителни вещества и когато е възпрепятствана, това може да е показателно за състояния като тежка органна дисфункция и инфаркти. Анормалното натрупване на кръв междувременно може да е показателно за кръвоизлив или злокачествени тумори.

Следователно постоянното наблюдение на кръвната перфузия може да помогне за откриването на тези животозастрашаващи състояния и екипът се стреми да постигне това първоначално чрез фокусиране върху биомолекулата хемоглобин в дълбоките тъкани.

„Количеството и местоположението на хемоглобина в тялото предоставя критична информация за кръвообращението или натрупването на определени места“, обясни съавторът на изследването, каза Шенг Сю. „Нашето устройство показва голям потенциал при внимателно наблюдение на високорискови групи, позволявайки навременна намеса в спешни моменти.“

Докато съществуващите технологии като ЯМР и рентгенова компютърна томография могат да откриват биомолекули като хемоглобин, те го правят само незабавно, а не постоянно, и могат да ги открият само по-близо до кожата. Пластирът на екипа е проектиран да предлага дългосрочна опция за наблюдение на дълбоко разположени биомолекули с помощта на лазери.

Нова лепенка, разработена в Калифорнийския университет в Сан Диего, прилепва удобно към кожата и може да се използва за откриване на редица здравословни състояния

Xiaoxiang Gao/Jacobs School of Engineering/UC San Diego

Самият пластир е гъвкав и прилепва удобно към кожата. Той разполага с масиви от лазерни диоди и пиезоелектрични преобразуватели в мека силиконово-полимерна матрица, изпращаща импулсни лазери в тъканите отдолу. Биомолекулите в дълбоките тъкани абсорбират тази оптична енергия и карат акустичните вълни да се излъчват през заобикалящата ги среда.

„Пиезоелектричните преобразуватели получават акустичните вълни, които се обработват в електрическа система, за да реконструират пространственото картографиране на биомолекулите, излъчващи вълни“, каза Xiaoxiang Gao, автор на изследването.

При тестване системата се оказа способна да създава 3D карти на хемоглобина в тъкани, разположени на сантиметри под кожата, в субмилиметрова пространствена резолюция. Екипът казва, че може също да бъде настроен да открива набор от биомолекули чрез промяна на дължините на вълните на лазерите, като мониторингът на температурата на сърцевината също е една от възможностите, които се изследват.

„Непрекъснатото наблюдение е от решаващо значение за навременните интервенции, за да се предотврати бързото влошаване на животозастрашаващи състояния“, каза Xiangjun Chen, съавтор на изследването. „Носимите устройства, базирани на електрохимия за откриване на биомолекули, без да се ограничават до хемоглобина, са добри кандидати за дългосрочни приложения за мониторинг на носими устройства. Съществуващите технологии обаче постигат само способността за откриване на повърхността на кожата.

Изследването е публикувано в списанието Nature Communications.

източник: Калифорнийски университет Сан Диего



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели