Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong (HUST) στη Γουχάν 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 νέα συσκευή προσφέρει μια λιγότερο επεμβατική εναλλακτική λύση σε σχέση με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες, δυνητικά μεταμορφώνοντας τη φροντίδα των ασθενών σε ιατρικά περιβάλλοντα. Εντυπωσιακός αισθητήρας εγκεφάλου στο μέγεθος ενός σουσαμιού. Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature στις 5 Ιουνίου, η μελέτη περιγράφει λεπτομερώς την ικανότητα του αισθητήρα να μετράει κρίσιμους δείκτες υγείας όπως η θερμοκρασία, το pH, η ενδοκρανιακή πίεση και η ροή του αίματος. Με μέτρηση μόλις 2 χιλιοστά σε κάθε πλευρά, περίπου στο μέγεθος ενός σπόρου σουσαμιού, αυτός ο μικροσκοπικός αισθητήρας λειτουργεί μέσω ενός εξωτερικού καθετήρα υπερήχων, εξαλείφοντας την ανάγκη για επεμβατικές επεμβάσεις για εμφύτευση ή αφαίρεση.
Ο βιοϊατρικός μηχανικός και συν-συγγραφέας της μελέτης, Yueying Yang, τόνισε τον πιθανό αντίκτυπο αυτής της τεχνολογίας. Ο ασύρματος σχεδιασμός και η βιοδιασπασιμότητα του αισθητήρα αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις που σχετίζονται με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες, οι οποίοι μπορεί να οδηγήσουν σε κινδύνους μόλυνσης και να απαιτήσουν πρόσθετες χειρουργικές επεμβάσεις για αφαίρεση.
Ο αισθητήρας στις κλινικές δοκιμές
Για να αξιολογήσει την απόδοση και τη βιοσυμβατότητά τους, η ερευνητική ομάδα εξέτασε τους αισθητήρες σε αρουραίους και χοίρους. Όταν εμφυτεύτηκαν 5 χιλιοστά κάτω από τα κρανία των αρουραίων, οι αισθητήρες ανίχνευσαν επιτυχώς αλλαγές στην ενδοκρανιακή πίεση και θερμοκρασία, αποδίδοντας εξίσου καλά ή και καλύτερα από τους συμβατικούς ενσύρματους αισθητήρες.
Για παράδειγμα, ο αισθητήρας γέλης κατέγραψε με ακρίβεια τις αλλαγές πίεσης που προκλήθηκαν στον εγκέφαλο των αρουραίων πιέζοντας την κοιλιά τους. Ομοίως, ανίχνευσε αξιόπιστα τις αλλαγές θερμοκρασίας όταν εφαρμόστηκαν θερμότητα ή παγοκύστες κοντά στα κεφάλια των αρουραίων. Στους χοίρους, οι αισθητήρες έδειξαν την ευαισθησία τους ανιχνεύοντας μικρές αλλαγές πίεσης που προκαλούνται από την αναπνοή του ζώου – ένα κατόρθωμα που οι συμβατικοί ενσύρματοι ανιχνευτές απέτυχαν να επιτύχουν. Αυτό υποδηλώνει την ανώτερη ακρίβεια και τη δυνατότητα του αισθητήρα gel για ευρύτερη κλινική εφαρμογή.
Η λειτουργικότητα του αισθητήρα πηγάζει από τη σύνθεση υδρογέλης. Η υδρογέλη, που χρησιμοποιείται συνήθως στην αναγέννηση ιστών και τη χορήγηση φαρμάκων, είναι μαλακή και εύκαμπτη, καθιστώντας την ιδανική για εμφυτεύματα εγκεφάλου. Το πήκτωμα αλλάζει σχήμα σε απόκριση σε διαφορετικές θερμοκρασίες, πιέσεις και επίπεδα pH. Αυτές οι αλλαγές σχήματος στη συνέχεια ανιχνεύονται από έναν εξωτερικό καθετήρα υπερήχων, ένα τυπικό εργαλείο στην ιατρική απεικόνιση, που επιτρέπει την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των καταστάσεων του εγκεφάλου χωρίς επεμβατικές διαδικασίες.
Βιοδιασπώμενο εμφύτευμα εγκεφάλου
Η βιοδιασπασιμότητα του αισθητήρα είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Αρχίζει να διαλύεται στον εγκέφαλο μετά από πέντε εβδομάδες και διασπάται πλήρως σε αλατούχο διάλυμα μετά από τέσσερις μήνες, εξαλείφοντας την ανάγκη για χειρουργική αφαίρεση και μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο μόλυνσης και επιπλοκών που σχετίζονται με τους παραδοσιακούς ενσύρματους αισθητήρες. Παρά τα πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα, οι ερευνητές αναγνωρίζουν την ανάγκη για περαιτέρω μελέτες για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα του αισθητήρα στον άνθρωπο. Η Julia Körner, προγραμματίστρια βιοϊατρικών αισθητήρων που βασίζονται σε υδρογέλη στο Πανεπιστήμιο Leibniz του Αννόβερου, τόνισε τη σημασία της διερεύνησης του κατά πόσον τα υποπροϊόντα που σχηματίζονται καθώς καταστρέφονται οι αισθητήρες είναι επιβλαβή ή μπορούν να συσσωρευτούν αλλού στο σώμα.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να βελτιώσει τον αισθητήρα για να εξασφαλίσει τη σταθερότητά του για μεγαλύτερες περιόδους και να διερευνήσει κλιμακούμενες επιλογές κατασκευής. Συζητούν επίσης με τους κλινικούς γιατρούς τους καλύτερους τρόπους για την ενσωμάτωση αυτής της τεχνολογίας στην κλινική πράξη.