Μια νέα τεχνολογία που θυμίζει την ιαπωνική τέχνη του οριγκάμι μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι γιατροί παρακολουθούν την υγεία των ανθρώπων. Ερευνητές ανέπτυξαν έναν μικροσκοπικό εμφυτεύσιμο αισθητήρα, ο οποίος μπορεί να εισαχθεί στο σώμα μέσω μιας πολύ μικρής τομής και στη συνέχεια να ξεδιπλωθεί κάτω από το δέρμα, επιτρέποντας τη συνεχή καταγραφή ζωτικών λειτουργιών σε πραγματικό χρόνο.
Η συσκευή, με την ονομασία MiFi, δοκιμάστηκε σε πειράματα με αρουραίους και κατάφερε να παρακολουθήσει με ακρίβεια τους καρδιακούς παλμούς, τον ρυθμό αναπνοής και τη θερμοκρασία του σώματός τους. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι μια παρόμοιας κλίμακας συσκευή θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί και σε ανθρώπους.
Η ανάπτυξη του MiFi πραγματοποιήθηκε από ερευνητική ομάδα του Imperial College London και βασίζεται στις αρχές του οριγκάμι. Ο σχεδιασμός επιτρέπει στη συσκευή να παραμένει διπλωμένη και εξαιρετικά μικρή κατά την εισαγωγή της στο σώμα, ενώ στη συνέχεια να επεκτείνεται όταν τοποθετείται κάτω από το δέρμα.
Το εμφύτευμα, όταν ανοίγει, αποκτά μέγεθος περίπου 2,1 τετραγωνικών εκατοστών και έχει πάχος μόλις 0,3 χιλιοστά. Αυτή η ιδιότητα λύνει ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που αντιμετωπίζουν σήμερα οι εμφυτεύσιμοι αισθητήρες: την ανάγκη ισορροπίας ανάμεσα στο μικρό μέγεθος και στην υψηλή απόδοση.
Οι υπάρχουσες εμφυτεύσιμες συσκευές συχνά χρειάζονται μεγαλύτερο όγκο ώστε να ενσωματώσουν τα απαραίτητα ηλεκτρονικά συστήματα για ασύρματη τροφοδοσία, συλλογή δεδομένων και ηλεκτρική ή ηλεκτροχημική ανάλυση. Το MiFi, αντίθετα, εκμεταλλεύεται έναν αναδιπλούμενο σχεδιασμό που του επιτρέπει να προσφέρει μεγαλύτερη επιφάνεια λειτουργίας χωρίς να απαιτεί μεγαλύτερη τομή.
«Οι αρχές σχεδιασμού του οριγκάμι ήταν καθοριστικές για την ανάπτυξη του MiFi, καθώς μας επέτρεψαν να λύσουμε ένα από τα πιο κρίσιμα προβλήματα βελτιστοποίησης στον σχεδιασμό εμφυτεύσιμων συσκευών», δήλωσε η Σελίν Ολένικ από το Imperial College London.
Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το MiFi παρουσίασε επίπεδα ακρίβειας αντίστοιχα με εκείνα ενός σύγχρονου φορητού συστήματος παρακολούθησης, το οποίο χρησιμοποιεί αισθητήρες τοποθετημένους εξωτερικά πάνω στο δέρμα. Ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές, το εμφύτευμα εμφάνισε μεγαλύτερη σταθερότητα, καθώς οι φορητές συσκευές συχνά παρουσιάζουν προβλήματα επαφής με το δέρμα και μπορεί να καταγράφουν μη αξιόπιστες τιμές.
Η λειτουργία του MiFi βασίζεται στην ασύρματη τροφοδοσία μέσω τεχνολογίας near-field communication (NFC), της ίδιας τεχνολογίας που χρησιμοποιείται στις ανέπαφες πληρωμές με κάρτες και κινητά τηλέφωνα.
Η συσκευή αποτελείται από διαφορετικούς αισθητήρες, μεταξύ των οποίων και ένα επιταχυνσιόμετρο, το οποίο μπορεί να ανιχνεύει εξαιρετικά μικρές κινήσεις του θώρακα. Μέσω αυτών των κινήσεων υπολογίζονται ο καρδιακός ρυθμός και η αναπνοή, ενώ τα δεδομένα μεταδίδονται ασύρματα σε έναν εξωτερικό υπολογιστή για ανάλυση.
«Πρόκειται για τον πρώτο αναδιπλούμενο βιοηλεκτρονικό αισθητήρα ελάχιστα επεμβατικής τοποθέτησης», ανέφερε ο Φιράτ Γκιουντέρ, μέλος της ερευνητικής ομάδας του Imperial College London.
Όμως η σημαντικότερη δυνατότητα της νέας τεχνολογίας μπορεί να βρίσκεται πέρα από την απλή παρακολούθηση των ζωτικών λειτουργιών. Το MiFi έχει τη δυνατότητα να έρχεται σε επαφή με το διάμεσο υγρό, ένα υγρό που βρίσκεται ανάμεσα στα κύτταρα του σώματος.
Το διάμεσο υγρό περιέχει βιοδείκτες που παρουσιάζουν στενή σχέση με εκείνους που βρίσκονται στο αίμα, χωρίς όμως την παρουσία παραγόντων πήξης που μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση ορισμένων αισθητήρων.
Αυτό σημαίνει ότι στο μέλλον τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη συνεχή παρακολούθηση χημικών δεικτών του οργανισμού, όπως μεταβολίτες, ένζυμα, επίπεδα φαρμάκων ή αντιβιοτικών. Οι ερευνητές θεωρούν ότι μια τέτοια δυνατότητα θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα σημαντική για ασθενείς που χρειάζονται συνεχή ιατρική παρακολούθηση.
«Το MiFi θα μπορούσε στο μέλλον να επιτρέψει την παρακολούθηση χημικών δεικτών σε πραγματικό χρόνο, οι οποίοι δεν μπορούν να ανιχνευθούν αξιόπιστα από άλλες μεθόδους, όπως ο ιδρώτας», σημείωσε η Ολένικ.
Παρά το γεγονός ότι η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, οι δημιουργοί της εκτιμούν ότι δεν θα χρειαστεί να αυξηθεί το μέγεθος της συσκευής για να χρησιμοποιηθεί σε ανθρώπους.
«Η κλίμακα της συσκευής δεν καθορίζεται τόσο από το μέγεθος του οργανισμού, αλλά περισσότερο από τις δυνατότητες της ίδιας της συσκευής», εξηγεί η ερευνήτρια.
Ο Ραβίντερ Ντάχια από το Northeastern University στη Μασαχουσέτη χαρακτηρίζει τον σχεδιασμό ως ένα σημαντικό βήμα για το μέλλον των εμφυτεύσιμων τεχνολογιών. Όπως σημειώνει, η καινοτομία βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο η συσκευή διπλώνει και ενσωματώνεται, επιτρέποντας συνεχή παρακολούθηση της υγείας χωρίς την ανάγκη μεγάλων εμφυτευμάτων.
Ωστόσο, πριν περάσει σε εφαρμογές σε ανθρώπους, απαιτούνται περισσότερες δοκιμές. Στην πρώτη μελέτη, οι αρουραίοι είχαν τη συσκευή εμφυτευμένη για περίπου μία ώρα. Η διαδικασία προκάλεσε κάποια φλεγμονώδη αντίδραση, αλλά οι ερευνητές αναφέρουν ότι οι αρνητικές επιπτώσεις ήταν περιορισμένες.
Το επόμενο βήμα είναι η διεξαγωγή μακροχρόνιων μελετών σε ζώα, ώστε να αξιολογηθεί η ασφάλεια, η αντοχή και η συμπεριφορά της συσκευής για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα.
Εάν οι δοκιμές στεφθούν με επιτυχία, εμφυτεύματα όπως το MiFi θα μπορούσαν στο μέλλον να λειτουργούν σαν ένας συνεχής «φύλακας» της υγείας μας, εντοπίζοντας αλλαγές στον οργανισμό πριν ακόμη εμφανιστούν συμπτώματα και ανοίγοντας τον δρόμο για πιο έγκαιρες και εξατομικευμένες θεραπείες.
Με πληροφορίες από το Newscientist / Advanced.onlinelibrary.wiley / Pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
