Розумний пластир для виявлення пролежнів

Відео: Estimote Stickers - розумні етикетки

Інженери з Університету Каліфорнії в Берклі (UC Berkeley) створили новий тип пластиру, який здатний зробити набагато більше, ніж просто зупинити кров або захистити порізане коліно.

Завдяки останнім досягненням вчених в області гнучкої електроніці, їх команда спільно з колегами з Університету Каліфорнії в Сан-Франциско (UC San Francisco) розробила новий «розумний пластир» на електронних схемах, який за допомогою струму визначає пошкодження тканин, викликані пролежнями.

Це дає можливість виявляти пролежні навіть там, де вони ще не видно і де своєчасне втручання буде найбільш ефективним.

«Ми вирішили створити тип пластиру або пов`язки, який здатний розпізнавати тільки формуються пролежні ще до того як пошкодження стане помітно на поверхні шкіри. Ми думаємо, що медпрацівники, які доглядають за лежачими пацієнтами, завдяки такому пристрою зможуть своєчасно виявляти пролежні на проблемних зонах, а також відстежувати процес загоєння », - заявив Майкл Махарбіз (Michel Maharbiz), викладач електроінжінірінга в UC Berkeley.

Дослідники зосередили увагу на змінах електропровідності, які виникають при загибелі здорових клітин. Вони тестували свій електронний пластир на шкірі щурів і прийшли до висновку, що пристрій цілком здатне оцінювати ступінь пошкодження тканин, яка залежить від зміни їх опору.

Боротьба зі зростаючою проблемою охорони здоров`я

Результати вчених, які були опубліковані 17 березня в журналі Nature Communications, говорять про те, що ми стоїмо на порозі значних змін в догляді за лежачими хворими. Тільки в Сполучених Штатах щороку від пролежнів страждає 2,5 мільйона чоловік, а лікування і догляд за такими пацієнтами обходяться в 11 мільярдів доларів щорічно.

Пролежні є омертвіння тканин в результаті тривалого їх здавлення і обмеження кровопостачання. Найчастіше такі пошкодження виникають на п`ятій точці, стегнах, лопатках, стопах, ліктях і ін. У групі ризику всі пацієнти, які прикуті до ліжка або обмежені в рухах.

«До того часу, коли ви побачите пролежні на поверхні шкіри, зазвичай вже надто пізно. Цей пластир може служити для раннього попередження. Якщо вчасно почати лікування, то ушкодження можуть не стати перманентними. Рішення буде простим - просто прибрати тиск », - говорить доктор Майкл Харрісон (Michael Harrison), професор хірургії в UCSF, співавтор останнього дослідження.

Пролежні асоціюються зі смертельними інфекціями. Недавні наукові роботи говорять нам, що ймовірність смерті пацієнтів з пролежнями зростає в 2,8 рази. Розповсюджується епідемія діабету і ожиріння тільки збільшує масштаб цієї проблеми.

«Геніальність цього пристрою полягає в тому, що воно визначає ступінь пошкоджень зі зміни електричних властивостей тканин. Сьогодні в клінічній практиці немає іншого пристрою, яке використовувало б цей простий принцип. Це рішення великої проблеми, над якою багато дослідників ламають голову вже більше 50 років. Новий пластир чудовий », - говорить доктор.

Клітини в ролі конденсаторів і резисторів

Дослідники нанесли дюжину електродів на гнучку і тонку плівку. Вони з`єднали їх з дуже слабким джерелом струму, щоб за допомогою такої мережі скласти «карту» тканин пацієнта, грунтуючись на зміні опору тканин при різній частоті струму. Вони застосували метод імпедансної спектроскопії.

Учені зробили висновок, що у здорової, нормально функціонуючої клітинної мембрани досить високий опір, тому вона діє як ізоляція, в яку «загорнуто» струмопровідні клітинне вміст. Вони порівнюють це з конденсатором.

Коли клітина починає гинути, цілісність її мембрани порушується, і електричний сигнал проходить через неї. Причому ступінь пошкодження обернено пропорційна опору.

«Наш пристрій демонструє принципову можливість складання локальної карти живого організму за допомогою імпедансної спектроскопії», - говорить провідний автор дослідження Сара Суішер (Sarah Swisher), викладач електроінжінірінга і інформатики в UC Berkeley.

Щоб імітувати пролежні, дослідники акуратно затиснули шкіру щура між двома магнітами на три години, після чого звільнили і відновили нормальну активність. Відновлення кровотоку викликало запалення, окислювальний стрес і прискорену загибель клітин. Вчені приклеїли до цієї ділянки розумний пластир і відстежували його показники протягом трьох діб.

Як і передбачалося, пристрій реєструвало зміни електричного опору тканин у міру руйнування клітинних мембран і загибелі клітин. Через годину після звільнення від магнітів спостерігалося незначне пошкодження тканин, через три години відзначалися більш серйозні, незворотні зміни.

«Те, що ми зробили в ході останнього дослідження - це значний крок до розуміння розвитку пролежнів у складній живій тканині. У минулому вчені використовували імпедансної спектроскопії для вивчення клітинних культур або щодо простих вимірювань в тканинах. Але тепер є унікальна технологія, яка може бути використана в клінічних умовах для отримання корисної інформації про розвиток ран. Це великий крок вперед », - сказав Махарбіз в своїй заяві.