pexels-photo-3952238.jpeg

Οι μηχανικοί του MIT έχουν αναπτύξει έναν τρόπο αποθήκευσης ιατρικών πληροφοριών κάτω από το δέρμα, χρησιμοποιώντας μια κβαντική κουκκίδα που παραδίδεται, μαζί με το εμβόλιο, από ένα έμπλαστρο με μικρο-ακίδες.

Η βαφή, η οποία είναι αόρατη με γυμνό μάτι, μπορεί να εντοπιστεί και να αναγνωσθεί χρησιμοποιώντας ένα ειδικά προσαρμοσμένο smartphone.

Θέλουν να ξέρουν αν εμβολιάστηκες

Ένας παράγοντας που καθιστά τις εκστρατείες εμβολιασμού λιγότερο επιτυχημένες σε πολλά κράτη (κυρίως στα λιγότερο πλούσια) είναι ότι υπάρχει ισχνή υποδομή για την τήρηση ιατρικών αρχείων του κάθε πολίτη, οπότε συχνά δεν υπάρχει εύκολος τρόπος να προσδιοριστεί ποιος χρειάζεται ένα συγκεκριμένο εμβόλιο ή… ποιος δεν έχει εμβολιαστεί…

Οι ερευνητές του MIT έχουν πλέον αναπτύξει έναν νέο τρόπο καταγραφής του ιστορικού εμβολιασμών ενός ασθενούς: την αποθήκευση των δεδομένων σε μοτίβο βαφής, αόρατο με γυμνό μάτι, που εμφυτεύεται κάτω από το δέρμα ταυτόχρονα με το εμβόλιο.

«Σε περιοχές όπου οι χάρτινες κάρτες εμβολιασμού συχνά χάνονται ή δεν υπάρχουν καθόλου, και οι ηλεκτρονικές βάσεις δεδομένων είναι άγνωστες, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει την ταχεία και ανώνυμη ανίχνευση του ιστορικού εμβολιασμού των ασθενών για να διασφαλίσει ότι κάθε παιδί εμβολιάζεται», λέει ο Kevin McHugh, πρώην MIT postdoc που είναι τώρα επίκουρος καθηγητής βιοτεχνολογίας στο Rice University.

Οι ερευνητές έδειξαν ότι η νέα βαφή τους, η οποία αποτελείται από νανοκρυστάλλους που ονομάζονται κβαντικές κουκκίδες, μπορεί να παραμείνει για τουλάχιστον πέντε χρόνια κάτω από το δέρμα, όπου εκπέμπει σχεδόν υπέρυθρο φως που μπορεί να ανιχνευθεί από ένα ειδικά εξοπλισμένο smartphone.

Μια τρομακτική καινοτομία…

Πριν από αρκετά χρόνια, η ομάδα του MIT ξεκίνησε να επινοήσει μια μέθοδο καταγραφής πληροφοριών εμβολιασμού, με τρόπο που δεν απαιτεί κεντρική βάση δεδομένων ή άλλη υποδομή. Πολλά εμβόλια, όπως το εμβόλιο για την ιλαρά, την παρωτίτιδα και την ερυθρά (MMR), απαιτούν πολλαπλές δόσεις σε απόσταση ανά διαστήματα. “Χωρίς ακριβή αρχεία, τα παιδιά ενδέχεται να μην λάβουν όλες τις απαραίτητες δόσεις” είναι η επίσημη επωδός.

«Προκειμένου να προστατευτεί από τα περισσότερα παθογόνα, κάποιος χρειάζεται πολλαπλούς εμβολιασμούς», λέει ο Jaklenec. «Σε ορισμένες περιοχές στον αναπτυσσόμενο κόσμο, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να το κάνουμε αυτό, καθώς υπάρχει έλλειψη δεδομένων σχετικά με το ποιος έχει εμβολιαστεί και εάν χρειάζονται επιπλέον λήψεις ή όχι».

Για να δημιουργήσουν ένα αποκεντρωμένο ιατρικό αρχείο “κατά κεφαλήν”, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν νέο τύπο κβαντικών κουκκίδων με βάση τον χαλκό, οι οποίες εκπέμπουν φως στο φάσμα εγγύς υπέρυθρων. Οι κουκίδες έχουν διάμετρο περίπου 4 νανόμετρα, αλλά εγκλείονται σε βιοσυμβατά μικροσωματίδια που σχηματίζουν σφαίρες σε διάμετρο περίπου 20 micron. Αυτή η ενθυλάκωση επιτρέπει στη βαφή να παραμείνει στη θέση της, κάτω από το δέρμα, μετά την ένεση.

Οι ερευνητές σχεδίασαν τη χρωστική τους ώστε να παραδίδεται με ένα έμπλαστρο που φέρει μικροσκοπικές ακίδες, παρά μια παραδοσιακή σύριγγα και βελόνα. Τέτοια “αυτοκόλλητα” αναπτύσσονται τώρα για τη χορήγηση εμβολίων για ιλαρά, ερυθρά και άλλες ασθένειες και οι ερευνητές έδειξαν ότι η βαφή τους θα μπορούσε εύκολα να ενσωματωθεί σε αυτά τα επιθέματα.

Οι μικροβελόνες που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη παρασκευάζονται από ένα μείγμα διαλυτοποιημένου σακχάρου και ενός πολυμερούς που ονομάζεται PVA, καθώς και από την κβαντική κουκκίδα και το εμβόλιο. Όταν το έμπλαστρο εφαρμόζεται στο δέρμα, οι μικροί σπόροι, μήκους 1,5 χιλιοστών, διαλύονται μερικώς, απελευθερώνοντας το φορτίο τους εντός περίπου δύο λεπτών.

Με την επιλεκτική φόρτωση μικροσωματιδίων σε μικροβελόνες, τα επιθέματα παρέχουν ένα μοτίβο στο δέρμα που είναι αόρατο με γυμνό μάτι, αλλά μπορεί να σαρωθεί με ένα smartphone που έχει αφαιρέσει το φίλτρο υπερύθρων. Το έμπλαστρο μπορεί να προσαρμοστεί για να αποτυπώσει διαφορετικά μοτίβα που αντιστοιχούν στον τύπο του εμβολίου που χορηγείται.

Θα μπορούν να βλέπουν ό,τι θέλουν…

«Είναι πιθανό κάποια μέρα αυτή η« αόρατη »προσέγγιση να δημιουργήσει νέες δυνατότητες για αποθήκευση δεδομένων, βιοαισθητοποίηση και εφαρμογές εμβολίων που θα μπορούσαν να βελτιώσουν τον τρόπο παροχής ιατρικής περίθαλψης, ιδιαίτερα στον αναπτυσσόμενο κόσμο», λέει ο Langer.

Οι δοκιμές που χρησιμοποιούν δέρμα ανθρώπινου πτώματος έδειξαν ότι τα μοτίβα κβαντικών κουκίδων θα μπορούσαν να εντοπιστούν από κάμερες smartphone μετά από έως και πέντε χρόνια προσομοιωμένης έκθεσης στον ήλιο.

Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης αυτήν τη στρατηγική εμβολιασμού σε αρουραίους, χρησιμοποιώντας μπαλώματα μικροβελόνας που έδωσαν τις κβαντικές κουκίδες μαζί με ένα εμβόλιο πολιομυελίτιδας. Διαπίστωσαν ότι αυτοί οι αρουραίοι δημιούργησαν ανοσοαπόκριση παρόμοια με την ανταπόκριση αρουραίων που έλαβαν ένα παραδοσιακό εμβόλιο με έγχυση κατά της πολιομυελίτιδας.

“Αυτή η μελέτη επιβεβαίωσε ότι η ενσωμάτωση του εμβολίου με τη βαφή στα επιθέματα μικροβελόνας δεν επηρέασε την αποτελεσματικότητα του εμβολίου ή την ικανότητά μας να ανιχνεύσουμε τη χρωστική”, λέει ο Jaklenec.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να ερευνήσουν τους εργαζομένους στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης στις αναπτυσσόμενες χώρες της Αφρικής για να λάβουν πληροφορίες σχετικά με τον καλύτερο τρόπο εφαρμογής αυτού του τύπου τήρησης αρχείων εμβολιασμού. Εργάζονται επίσης για την επέκταση του όγκου των δεδομένων που μπορούν να κωδικοποιηθούν σε ένα μόνο μοτίβο, επιτρέποντάς τους να συμπεριλάβουν πληροφορίες όπως η ημερομηνία χορήγησης εμβολίου και ο αριθμός παρτίδας της παρτίδας εμβολίου: πρακτικώς, θα μπορούν να αποθηκεύουν κάτω από το δέρμα μας ό, τι επιθυμούν.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι κβαντικές κουκκίδες είναι ασφαλείς στη χρήση με αυτόν τον τρόπο επειδή είναι εγκλεισμένες σε βιοσυμβατό πολυμερές, αλλά σκοπεύουν να κάνουν περαιτέρω μελέτες ασφάλειας πριν τις δοκιμάσουν σε ασθενείς. Η ασφάλειά τους δεν έχει τεκμηριωθεί σε μακροπρόθεσμη βάση.

«Η αποθήκευση, η πρόσβαση και ο έλεγχος των ιατρικών αρχείων είναι ένα σημαντικό θέμα με πολλές πιθανές προσεγγίσεις», λέει ο Mark Prausnitz, πρόεδρος της χημικής και βιομοριακής μηχανικής της Georgia Tech, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. “Αυτή η μελέτη παρουσιάζει μια νέα προσέγγιση όπου το ιατρικό αρχείο αποθηκεύεται και ελέγχεται από τον ασθενή μέσα στο δέρμα του ασθενούς με έναν ελάχιστα επεμβατικό και κομψό τρόπο”: με λίγα λόγια, σχεδιάστηκε ώστε ο ενδιαφερόμενος να μην αντιλαμβάνεται πολλά από αυτά που φαίνονται και αυτά που δεν φαίνονται.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα Bill and Melinda Gates και την επιχορήγηση υποστήριξης του Ινστιτούτου Koch (core) από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου.

Εγγραφείτε στο Newsletter μας!