Miniaturní čip pod kůží sleduje krevní obraz

Helena Vrecková  |  Věda

Vědci vytvořili miniaturní krevní laboratoř, která díky aplikaci pod kůži okamžitě informuje lékaře o změnách v krevním obrazu.

Odběry krve nejsou pravděpodobně pro většinu lidí natolik příjemnou událostí, aby je dobrovolně absolvovali ve zvýšené míře. Někteří lidé se však pravidelným odběrům krve nevyhnou. Jsou jimi například chronicky nemocní lidé nebo lidé podstupující chemoterapii. Například pro pacienty během protinádorových chemoterapií mohou být pravidelné návštěvy u lékaře kvůli krevním odběrům nejen velmi vyčerpávající, ale také nebezpečné (z důvodu snížené imunity se mohou v přítomnosti ostatních pacientů v čekárně lehce nakazit nějakou nemocí).

Výzva o velikosti několika milimetrů

Na vyřešení tohoto problému pracovali vědci z EPFL ve Švýcarsku v Lausanne (École Polytechnique Fédérale De Lausanne). Vytvořili miniaturní „laboratoř“, která díky několika různým senzorům může sledovat hladinu až pěti různých látek v krvi. Tento čip není prvním vytvořeným zařízením s úkolem sledovat po implantaci krevní obraz pacienta. Je však výjimečný právě díky skutečnosti, že sleduje takto velký počet látek v krvi.

Podle vědců však vytvoření zařízení bylo skutečnou technologickou výzvou. Zařízení o velikosti pouhých několik krychlových milimetrů mělo obsahovat 5 senzorů, rádiový vysílač a také funkční napájecí systém. To vše se jim nakonec do zařízení podařilo vpravit.

Pro vědce bylo vytvoření zařízení velkou výzvou. Na takto malý prostor museli dokázat vložit 5 senzorů, rádiový vysílač a napájecí systém. Zdroj: EPFL
Pro vědce bylo vytvoření zařízení velkou výzvou. Na takto malý prostor museli dokázat vložit 5 senzorů, rádiový vysílač a napájecí systém. Zdroj: EPFL

Zařízení tak tvoří dvě části. První část je miniaturní zařízení, které se implantuje pod kůži. Druhou částí je takzvaná inteligentní náplast, kterou lékaři umístí zvenčí na kůži do blízkosti implantátu. Implantát měří jen 14 mm a široký je pouhé 2 mm. Na něm je umístěno 5 nanosenzorů. Každý nanosenzor je pokryt speciálním enzymem, který detekuje cílové látky a měří jejich úroveň. Celé zařízení se pak implantuje pod kůži v oblasti břicha, rukou či nohou.

Náplast s rozměry kreditní karty má dva důležité úkoly. K implantovanému zařízení vede indukcí přes kůži 0,1 wattů energie. Díky tomu není nutné pacienta operovat při výměně baterie. Zároveň přijímá a shromažďuje data vysílaná z implantátu. Data jsou dále přenášena skrze Bluetooth do mobilního zařízení, z něhož se automaticky odesílají k lékaři.

Zajištění rychlé reakce lékařů

Vědci se během vývoje potýkali s několika problémy. Prvním bylo dostat do zařízení nepatrnou elektrickou cívku, která by fungovala jen na 0,1 wattů. Vědci se totiž museli vypořádat s miniaturní velikostí zařízení. Dalším problémem byla životnost jednotlivých enzymů, které mají velmi omezenou životnost. V současné době se podařilo vědcům zajistit fungování enzymů až na 6 týdnů, což je pro mnoho onemocnění velmi přínosná doba měření. Naštěstí není problém zařízení relativně jednoduše odstranit a nahradit novým čipem.

Výhodou zařízení je, že umožní lékařům neustále sledovat krevní stav svého pacienta. Mohou tak rychle reagovat na závažné změny v jeho stavu a mnohdy i předcházet problémům.

Úspěšně otestovaný prototyp

Nejsou to však jen chronicky nemocní pacienti či pacienti při chemoterapii, u nichž je třeba sledovat krevní obraz. Podle vědce Sandro Carrara bude zařízení schopné rozpoznat například blížící se srdeční infarkt, neboť několik hodin před samotnou srdeční příhodou jsou do krve uvolňovány metabolity, které by zařízení bylo schopno detekovat. Podle vědců bude možné zařízení vždy přizpůsobit pro určitou rizikovou skupinu, kdy je nutné sledovat určitý okruh krevních látek. To by zařízení učinilo velmi variabilní a vhodné k použití u široké škály onemocnění.

Výsledky studie byly publikovány na evropské konferenci DATE 13. Zařízení je zatím pouze ve fázi prototypu, který vědci úspěšně otestovali na zvířatech. Počítají však, že i s dalším vývojem by zařízení mohlo být standardně dostupné do 4 let.

Nejčtenější