Widzisz to małe ziarenko? Wykrywa raka i urazy mózgu

Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong (HUST) w Wuhan w Chinach opracowali przełomowy bezprzewodowy czujnik przeznaczony do monitorowania stanu mózgu po urazach głowy lub w leczeniu raka. To ogromny postęp w stosunku do dotychczasowych bardziej inwazyjnych czujników przewodowych, które znacznie utrudniały opiekę nad pacjentem, zwiększały ryzyko infekcji i często wymagały dodatkowych operacji w celu usunięcia.

Jak możemy przeczytać w badaniu opublikowanym na łamach czasopisma Nature, to maleńkie urządzenie jest w stanie mierzyć kluczowe wskaźniki zdrowotne, jak temperatura, pH, ciśnienie wewnątrzczaszkowe i przepływ krwi. Co więcej, mierzy zaledwie 2 milimetry, jest biodegradowalny i działa poprzez zewnętrzną sondę ultradźwiękową, eliminując potrzebę inwazyjnych operacji w celu wszczepienia lub usunięcia.

Aby ocenić działanie i biokompatybilność sensorów, zespół badawczy przetestował czujniki na szczurach i świniach. Po wszczepieniu 5 milimetrów pod czaszkami szczurów czujniki z powodzeniem wykrywały zmiany ciśnienia i temperatury wewnątrzczaszkowej, działając równie dobrze lub nawet lepiej niż konwencjonalne czujniki przewodowe.

I tak, dokładnie rejestrował zmiany ciśnienia wywołane poprzez ściskanie zwierząt i temperatury, gdy w pobliżu ich głów przykładano ciepłe lub zimne okłady. U świń czujniki wykazały swoją czułość, wykrywając drobne zmiany ciśnienia spowodowane oddychaniem zwierzęcia, czego nie udało się osiągnąć za pomocą konwencjonalnej sondy, co sugeruje wyjątkową precyzję nowego czujnika żelowego i potencjał jego szerszego zastosowania klinicznego. 

Funkcjonalność czujnika wynika z jego hydrożelowego składu. Hydrożel, powszechnie stosowany w regeneracji tkanek i dostarczaniu leków, jest miękki i elastyczny, dzięki czemu idealnie nadaje się do implantów mózgowych. Zmienia też kształt w odpowiedzi na różne temperatury, ciśnienie i poziomy pH, co jest wykrywane przez zewnętrzną sondę ultradźwiękową, standardowe narzędzie w obrazowaniu medycznym, umożliwiające monitorowanie stanu mózgu w czasie rzeczywistym bez inwazyjnych procedur.

Do tego całość jest biodegradowalna i zaczyna rozpuszczać się w mózgu po pięciu tygodniach (w roztworze soli całkowicie rozkłada się po czterech miesiącach), eliminując potrzebę chirurgicznego usuwania. 

Zanim jednak będzie można przeprowadzić testy kliniczne na ludziach, naukowcy muszą dokładnie zweryfikować bezpieczeństwo i skuteczność czujnika u ludzi. Julia Körner, twórczyni czujników biomedycznych na bazie hydrożelu na Uniwersytecie Leibniza w Hanowerze, podkreśla znaczenie zbadania, czy produkty uboczne powstające w wyniku rozkładu czujników nie są przypadkiem szkodliwe lub czy nie gromadzą się w innych częściach ciała.