Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Χουατζόνγκ (HUST) στην Ουχάν της Κίνας ανέπτυξαν έναν πρωτοποριακό βιοδιασπώμενο ασύρματο αισθητήρα, σχεδιασμένο να παρακολουθεί την υγεία του εγκεφάλου μετά από τραυματισμούς στο κεφάλι ή θεραπείες καρκίνου (μέσω της South China Morning Post). Αυτή η καινοτόμος συσκευή προσφέρει μια λιγότερο επεμβατική εναλλακτική λύση σε σχέση με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες, με δυνατότητα να αλλάξει ριζικά τη φροντίδα των ασθενών σε ιατρικά περιβάλλοντα.
Εντυπωσιακός Αισθητήρας στο Μέγεθος Σπόρου Σουσαμιού
Πώς τα Πήγε ο Αισθητήρας σε Κλινικές Δοκιμές
Για να αξιολογήσουν την απόδοσή τους και τη βιοσυμβατότητά τους, η ερευνητική ομάδα δοκίμασε τους αισθητήρες σε αρουραίους και χοίρους. Όταν εμφυτεύτηκαν 5 χιλιοστά κάτω από το κρανίο των αρουραίων, οι αισθητήρες ανίχνευσαν με επιτυχία αλλαγές στην ενδοκρανιακή πίεση και τη θερμοκρασία, επιδεικνύοντας απόδοση ίση ή ακόμα και ανώτερη από αυτή των παραδοσιακών ενσύρματων αισθητήρων.
Για παράδειγμα, ο αισθητήρας από υδρογέλη κατέγραψε με ακρίβεια τις αλλαγές στην πίεση που προκαλούνταν στον εγκέφαλο των αρουραίων όταν οι ερευνητές πίεζαν τις κοιλιές τους. Αντίστοιχα, ανίχνευσε αξιόπιστα τις αλλαγές στη θερμοκρασία όταν εφαρμόζονταν θερμά ή ψυχρά πακέτα κοντά στα κεφάλια τους. Στους χοίρους, οι αισθητήρες απέδειξαν την ευαισθησία τους ανιχνεύοντας μικροσκοπικές αλλαγές στην πίεση που προκαλούνταν από την αναπνοή των ζώων, κάτι που οι συμβατικές ενσύρματες συσκευές δεν κατάφεραν να επιτύχουν. Αυτό υποδηλώνει την ανώτερη ακρίβεια του αισθητήρα από υδρογέλη και τη δυνατότητά του για ευρύτερη κλινική χρήση.
Βιοδιασπώμενος Εγκεφαλικός Εμφυτεύσιμος Αισθητήρας
Η λειτουργικότητα του αισθητήρα προέρχεται από τη σύνθεση του με υδρογέλη. Η υδρογέλη, η οποία χρησιμοποιείται συχνά στην αναγέννηση ιστών και στη μεταφορά φαρμάκων, είναι μαλακή και εύκαμπτη, καθιστώντας την ιδανική για εγκεφαλικά εμφυτεύματα. Η υδρογέλη αλλάζει σχήμα ως αντίδραση σε διαφορετικές θερμοκρασίες, πιέσεις και επίπεδα pH. Αυτές οι αλλαγές ανιχνεύονται από έναν εξωτερικό υπερηχογράφο, ένα κοινό εργαλείο στην ιατρική απεικόνιση, επιτρέποντας την παρακολούθηση της κατάστασης του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο χωρίς επεμβατικές διαδικασίες.
Η βιοδιασπασιμότητα του αισθητήρα αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα. Ξεκινά να διαλύεται στον εγκέφαλο μετά από πέντε εβδομάδες και αποσυντίθεται πλήρως σε διάλυμα αλατόνερου μετά από τέσσερις μήνες, εξαλείφοντας την ανάγκη για χειρουργική αφαίρεση και μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο μολύνσεων και επιπλοκών που συνδέονται με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες.
Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι χρειάζονται επιπλέον μελέτες για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα του αισθητήρα στους ανθρώπους. Η Τζούλια Κέρνερ, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο Leibniz του Αννόβερου, τόνισε τη σημασία της διερεύνησης αν τα υποπροϊόντα που σχηματίζονται καθώς οι αισθητήρες διασπώνται είναι επιβλαβή ή μπορούν να συσσωρευτούν αλλού στο σώμα.
Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να βελτιώσει τον αισθητήρα για να εξασφαλίσει τη σταθερότητά του για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα και να διερευνήσει επιλογές για μαζική παραγωγή. Επιπλέον, βρίσκονται σε συζητήσεις με κλινικούς ιατρούς για τους καλύτερους τρόπους ενσωμάτωσης αυτής της τεχνολογίας στην κλινική πρακτική.
Στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature στις 5 Ιουνίου, περιγράφεται λεπτομερώς η ικανότητα του αισθητήρα να μετρά σημαντικούς δείκτες υγείας, όπως τη θερμοκρασία, το pH, την ενδοκρανιακή πίεση και τη ροή του αίματος. Με διαστάσεις μόλις 2 χιλιοστά σε κάθε πλευρά, περίπου στο μέγεθος ενός σπόρου σουσαμιού, αυτός ο μικροσκοπικός αισθητήρας λειτουργεί μέσω ενός εξωτερικού υπερηχογράφου, εξαλείφοντας την ανάγκη για επεμβατικές χειρουργικές επεμβάσεις για την εμφύτευση ή την αφαίρεσή του.
Η βιοϊατρική μηχανικός και συγγραφέας της μελέτης, Γιεγίνγκ Γιανγκ, τόνισε τη δυνητική επίδραση αυτής της τεχνολογίας. Ο ασύρματος σχεδιασμός και η βιοδιασπασιμότητα του αισθητήρα αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις που σχετίζονται με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες, οι οποίοι ενδέχεται να προκαλέσουν κινδύνους μόλυνσης και να απαιτήσουν επιπλέον χειρουργικές επεμβάσεις για την αφαίρεσή τους.