При лечении пациентов с определенными заболеваниями, включая COVID-19, важно контролировать уровень кислорода в их крови. Новый подкожный светочувствительный датчик предоставляет новые средства для этого, а в один прекрасный день его можно будет использовать для измерения других веществ, переносимых кровью.
Технология разрабатывается в Массачусетском Университете Тафтса в лаборатории профессора Дэвида Каплана. В настоящее время это имеет форму тонкопленочного диска размером меньше десятицентовой монеты США, который хирургическим путем вставляется под верхние слои кожи — что-то вроде татуировки.
Пленка состоит из проницаемого геля, состоящего в основном из фиброина, белка, полученного из шелка. Фиброин не только биоразлагаем и биосовместим, но и не меняет химических свойств добавляемых к нему веществ.
В данном случае этим веществом является соединение, известное как PdBMAP, которое светится при воздействии ближнего инфракрасного света — чем больше количество кислорода в непосредственной среде, тем короче продолжительность свечения. В зависимости от того, как он сделан, датчик безвредно растворяется в организме в течение от нескольких недель до года.
В ходе тестирования установки, ученые вставили датчик в кожу крыс, а затем направили свет ближнего инфракрасного диапазона через кожу грызунов в этом месте. Датчик отреагировал свечением, причем продолжительность свечения точно отражала уровень кислорода в окружающей его интерстициальной (тканевой) жидкости — уровни кислорода в этой жидкости отражают уровни кислорода в крови.
Схема, показывающая, как работает сенсорная технология. Фото: Thomas Falcucci/Tufts University
Хотя степень насыщения крови кислородом уже можно измерить неинвазивно с помощью пульсоксиметра, есть надежда, что после дальнейшего развития сенсорная технология также может быть использована для измерения количества других веществ в крови, таких как глюкоза, лактат или электролиты. В настоящее время такие измерения получают с помощью образцов крови или путем подключения пациента к сложному оборудованию.
«Мы можем представить множество сценариев, в которых подкожный датчик, похожий на татуировку, может быть полезен», — сказал Томас Фалькуччи, аспирант лаборатории Каплана, разработавший устройство. «Обычно это происходит в ситуациях, когда за человеком с хроническим заболеванием необходимо наблюдать в течение длительного периода времени вне традиционных клинических условий. Мы могли бы потенциально отслеживать несколько компонентов крови, используя массив датчиков под кожей».
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Advanced Functional Materials.
Источник: Tufts University.
