Підшкірний мікрочіп передає лікаря біохімічні показники крові

Швейцарські вчені розробили «мініатюрну лабораторію» на мікрочіпі, яку можна імплантувати під шкіру пацієнта.

Це пристрій може відстежувати рівень п`яти субстанцій в крові, передаючи результати через бездротовий зв`язок на смартфон або інше приймаючий пристрій.

Передбачається, що винахід буде виведено на ринок протягом 4 років.

Новинка має багато потенційних варіантів використання, в тому числі моніторинг пацієнтів, які проходять хіміотерапію.

Команди вчених з інших країн також займаються розробкою подібних пристроїв. Наприклад, співробітники французького центру EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) говорять, що їх пристрій також зможе контролювати кілька показників крові одночасно.

Головні дослідники Джованні де Мішелі та Сандро Каррара повідомляють, що вони все ще проводять експерименти з прототипом, але він вже готовий аналізувати кілька біохімічних показників.

Імплантат і шкірний пластир

Пристрій складається з двох частин - чіпа-аналізатора, який імплантується під шкіру, і «розумного» шкірного пластиру, який приклеюють недалеко від місця імплантації чіпа.

Сам імплантат має довжину 14 мм і ширину всього 2 мм. Він містить 5 наносенсорів, які вимірюють біохімічні показники пацієнта. Чіп встановлюється прямо в інтерстиціальну тканину під шкірою на животі, руках або ногах. Для імплантації пристрою використовується спеціальна голка.

«Розумний» пластир розміром з кредитну картку виконує відразу дві функції. По-перше, він забезпечує харчування чіпа (потужність 0,1 Вт), передаючи енергію шляхом індукції. Таким чином, немає потреби проводити операцію для заміни батарей - досить приклеїти новий пластир. По-друге, пластир отримує радіосигнал від чіпа, а потім передає його за допомогою Bluetooth на телефон або комп`ютер лікаря.

Вчені стверджують, що точність нового пристрою при вимірюванні рівня всіх 5 субстанцій не поступається точності традиційних лабораторних аналізів.

Детальніше про розробку пристрою

Новий пристрій розроблено в рамках швейцарської програми Nano-Tera, яка спрямована на об`єднання зусиль дослідників різних спеціальностей заради блага медицини. Для розробки залучалися фахівці в електроніці, програмуванні та біології, а також лікарі.

Ключовою частиною вироби є унікальні наносенсори. Їх створення зажадало найбільше часу і сил. Поверхня кожного сенсора покрита ензимом, який реагує з потрібним речовиною в крові, таким як глюкоза, молочна кислота або АТФ.

Де Мішелі каже: «У перспективі ми зможемо визначати будь-яка речовина. Проблема в тому, що використовувані нами ензими мають обмежений термін служби, тому зараз ми намагаємося максимально продовжити його ».

Сьогодні ензими наносенсорів працюють близько 6 тижнів, що цілком достатньо для багатьох сфер застосування. Після цього терміну імплантат потрібно міняти, але процедура його заміни нескладна.

Ще одним викликом для вчених стало харчування мікрочіпа, а саме можливість бездротового харчування від розташованого на шкірі пластиру. Де Мішелі згадує, що було нелегко змусити такий пристрій працювати при потужності всього 0,1 Вт.

Можливі сфери застосування

Вчені вважають, що новинка буде дуже корисна для персоналізованого лікування пацієнтів, тобто лікування на підставі суто індивідуальних особливостей кожного організму.

Новий пристрій допоможе безперервно відстежувати біохімічні показники хворого. Це дає величезні переваги при хронічних захворюваннях або при хіміотерапії раку. Зараз для контролю ефективності та побічних ефектів хіміотерапії лікарі призначають періодичні аналізи.

Інша потенційна сфера застосування - можливість безперервно оцінювати показники хворого, щоб вчасно визначити, коли настане час застосувати ту чи іншу процедуру. Накопичення в крові біомаркерів безпомилково підкаже лікаря критичний момент.

Каррара розповів про те, як пристрій виявляє в крові біомаркери, що пророкують інфаркт міокарда ще за кілька годин до його виникнення. У цьому випадку лікар має час вжити необхідних заходів і врятувати серце пацієнта.

Ще одна можливість пристрою - постійний контроль рівня цукру у хворих на діабет.