Представлен пластырь для кожи контролирующий гемоглобин в глубоких тканях

Прочитано: 115 раз(а)


Команда инженеров Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала электронный пластырь, который может отслеживать биомолекулы в глубоких тканях, включая гемоглобин. Это дает медицинским работникам беспрецедентный доступ к важной информации, которая может помочь выявить опасные для жизни состояния, такие как злокачественные опухоли, дисфункция органов, кровоизлияния в мозг или кишечник и многое другое.

«Количество и расположение гемоглобина в организме предоставляют важную информацию о перфузии крови или накоплении в определенных местах. Наше устройство демонстрирует большой потенциал в тщательном мониторинге групп высокого риска, позволяя своевременно вмешиваться в неотложные моменты», — сказал Шэн Сюй, профессор. наноинженерии в Калифорнийском университете в Сан-Диего и соответствующий автор исследования.

Статья «Фотоакустическая накладка для трехмерного изображения гемоглобина и внутренней температуры» опубликована в выпуске журнала Nature Communications от 15 декабря 2022 года .

Низкая перфузия крови внутри организма может вызвать тяжелые органные дисфункции и связана с целым рядом заболеваний, включая сердечные приступы и сосудистые заболевания конечностей. В то же время аномальное скопление крови в таких областях, как головной мозг, брюшная полость или кисты, может свидетельствовать о мозговом или висцеральном кровоизлиянии или злокачественных опухолях. Непрерывный мониторинг может помочь диагностировать эти состояния и способствовать своевременному и потенциально спасительному вмешательству.

Новый датчик преодолевает некоторые существенные ограничения существующих методов мониторинга биомолекул. Магнитно-резонансная томография (МРТ) и рентгеновская компьютерная томография зависят от громоздкого оборудования, которое трудно приобрести, и которое обычно предоставляет информацию только о непосредственном состоянии молекулы, что делает их непригодными для долгосрочного мониторинга биомолекул.

«Непрерывный мониторинг имеет решающее значение для своевременного вмешательства, чтобы предотвратить быстрое ухудшение состояния, угрожающего жизни», — сказал Сянцзюнь Чен, доктор наук в области наноинженерии. студент группы Сюй и соавтор исследования. «Носимые устройства, основанные на электрохимии для обнаружения биомолекул, не ограничиваясь гемоглобином, являются хорошими кандидатами для долгосрочного носимого мониторинга. Однако существующие технологии обеспечивают возможность обнаружения только на поверхности кожи».

Новый гибкий пластырь с малым форм-фактором удобно прикрепляется к коже, обеспечивая неинвазивный долгосрочный мониторинг. Он может выполнять трехмерное картирование гемоглобина с субмиллиметровым пространственным разрешением в глубоких тканях, вплоть до сантиметров под кожей, по сравнению с другими носимыми электрохимическими устройствами, которые обнаруживают только биомолекулы на поверхности кожи. Он может достигать высокого контраста с другими тканями. Благодаря своей оптической селективности он может расширить диапазон обнаруживаемых молекул, интегрируя различные лазерные диоды с разными длинами волн, а также его потенциальное клиническое применение.

Патч оснащен массивами лазерных диодов и пьезоэлектрических преобразователей в мягкой силиконовой полимерной матрице. Лазерные диоды излучают импульсные лазеры в ткани. Биомолекулы в ткани поглощают оптическую энергию и излучают акустические волны в окружающие среды.

«Пьезоэлектрические преобразователи принимают акустические волны, которые обрабатываются в электрической системе для восстановления пространственного отображения излучающих волны биомолекул», — сказал Сяосян Гао, научный сотрудник лаборатории Сюй и соавтор исследования.

«С его маломощными лазерными импульсами он также намного безопаснее, чем рентгеновские методы с ионизирующим излучением», — сказал Хунцзе Ху, научный сотрудник группы Сюй и соавтор исследования.

Основываясь на своем успехе, команда планирует продолжить разработку устройства, в том числе уменьшить внутреннюю систему управления до портативного устройства для управления лазерным диодом и сбора данных, что значительно расширит его гибкость и потенциальную клиническую полезность.

Они также планируют изучить потенциал носимых устройств для контроля температуры тела. «Поскольку амплитуда фотоакустического сигнала пропорциональна температуре, мы продемонстрировали мониторинг внутренней температуры в экспериментах ex vivo», — сказал Сюй. «Однако проверка мониторинга внутренней температуры тела человека требует интервенционной калибровки».

Они продолжают работать с врачами, чтобы найти больше потенциальных клинических применений.

Представлен пластырь для кожи контролирующий гемоглобин в глубоких тканях



Новости партнеров