Подкожный микрочип передает врачу биохимические показатели крови

Швейцарские ученые разработали «миниатюрную лабораторию» на микрочипе, которую можно имплантировать под кожу пациента.

Это устройство может отслеживать уровень пяти субстанций в крови, передавая результаты через беспроводную связь на смартфон или другое принимающее устройство.

Предполагается, что изобретение будет выведено на рынок в течение 4 лет.

Новинка имеет много потенциальных вариантов использования, в том числе мониторинг пациентов, которые проходят химиотерапию.

Команды ученых из других стран также занимаются разработкой подобных устройств. Например, сотрудники французского центра EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) говорят, что их устройство также сможет контролировать несколько показателей крови одновременно.

Главные исследователи Джованни де Мишели и Сандро Каррара сообщают, что они все еще проводят эксперименты с прототипом, но он уже готов анализировать несколько биохимических показателей.

Имплантат и кожный пластырь

Устройство состоит из двух частей – чипа-анализатора, который вживляется под кожу, и «умного» кожного пластыря, который приклеивают недалеко от места имплантации чипа.

Сам имплантат имеет длину 14 мм и ширину всего 2 мм. Он содержит 5 наносенсоров, которые измеряют биохимические показатели пациента. Чип устанавливается прямо в интерстициальную ткань под кожей на животе, руках или ногах. Для имплантации устройства используется специальная игла.



«Умный» пластырь размером с кредитную карточку выполняет сразу две функции. Во-первых, он обеспечивает питание чипа (мощность 0,1 Вт), передавая энергию путем индукции. Таким образом, нет нужды проводить операцию для замены батареек – достаточно приклеить новый пластырь. Во-вторых, пластырь получает радиосигнал от чипа, а затем передает его при помощи Bluetooth на телефон или компьютер врача.

Ученые утверждают, что точность нового устройства при измерении уровня всех 5 субстанций не уступает точности традиционных лабораторных анализов.

Подробнее о разработке устройства

Новое устройство разработано в рамках швейцарской программы Nano-Tera, которая направлена на объединение усилий исследователей разных специальностей ради блага медицины. Для разработки привлекались специалисты в электронике, программировании и биологии, а также врачи.



Ключевой частью изделия являются уникальные наносенсоры. Их создание потребовало больше всего времени и сил. Поверхность каждого сенсора покрыта энзимом, который реагирует с нужным веществом в крови, таким как глюкоза, молочная кислота или АТФ.

Де Мишели говорит: «В перспективе мы сможем определять любое вещество. Проблема в том, что используемые нами энзимы имеют ограниченный срок службы, поэтому сейчас мы пытаемся максимально продлить его».

Сегодня энзимы наносенсоров работают около 6 недель, что вполне достаточно для многих сфер применения. После этого срока имплантат нужно менять, но процедура его замены несложная.

Еще одним вызовом для ученых стало питание микрочипа, а именно возможность беспроводного питания от расположенного на коже пластыря. Де Мишели вспоминает, что было нелегко заставить такое устройство работать при мощности всего 0,1 Вт.

Возможные сферы применения

Ученые считают, что новинка будет очень полезна для персонализированного лечения пациентов, то есть лечения на основании сугубо индивидуальных особенностей каждого организма.

Новое устройство поможет непрерывно отслеживать биохимические показатели больного. Это дает огромные преимущества при хронических заболеваниях или при химиотерапии рака. Сейчас для контроля эффективности и побочных эффектов химиотерапии врачи назначают периодические анализы.

Другая потенциальная сфера применения – возможность непрерывно оценивать показатели больного, чтобы вовремя определить, когда наступит время применить ту или иную процедуру. Накопление в крови биомаркеров безошибочно подскажет врачу критический момент.

Каррара рассказал о том, как устройство обнаруживает в крови биомаркеры, предсказывающие инфаркт миокарда еще за несколько часов до его возникновения. В этом случае у врача есть время предпринять необходимые меры и спасти сердце пациента.

Еще одна возможность устройства – постоянный контроль уровня сахара у больных диабетом.