Потрібний датчик поту може діагностувати муковісцидоз, знахідки досліджень під керівництвом Стенфорда

LG X Power: в два раза дольше (Червень 2019).

Anonim

Надяжний датчик поту може бути необхідним для діагностики та оцінки лікарських препаратів при муковісцидозі, цукровому діабеті та інших захворюваннях.

Датчик збирає потік, вимірює його молекулярні складові, а потім електронно передає результати для аналізу та діагностики, відповідно до дослідження, проведеного дослідниками зі школи Медичного університету Стенфордського університету спільно з Каліфорнійським університетом і Берклі. На відміну від старомодних колекторів поп, новий пристрій не вимагає від пацієнтів тривалий час сидіти на місці, а поті накопичується у колекторів.

"Це величезний крок вперед", - сказав Карлос Мілла, доктор медичних наук, доцент кафедри педіатрії в Стенфорді.

Дослідження було опубліковано в Інтернеті в працях Національної академії наук.Мілла ділиться старшим авторством з Рональдом Девісом, доктором, професором біохімії та генетики в Стенфорді. Колишній науковий співробітник Стенфордського університету Сем Емамінаджад, доктор філософії, а також докторський науковий співробітник УК-Берклі, Вей Гао, доктор філософії, є провідними авторами.

Як це працює?

Двочастинна система гнучких сенсорів і мікропроцесорів прилипає до шкіри, стимулює потові залози, а потім виявляє наявність різних молекул і іонів на основі їхніх електричних сигналів. Чим більше хлориду в поті, наприклад, більше електричної напруги генерується на поверхні датчика. Команда використовувала носивний датчик поту в окремих дослідженнях для виявлення рівнів іонів хлориду - високий рівень є показником муковісцидозу - і порівнювати рівень глюкози в поті з рівнем крові. Високий рівень глюкози в крові може свідчити про діабет.

Звичайні методи діагностики муковісцидозу - генетичного захворювання, яке спричиняє утворення слизу в легенях, підшлунковій залозі та інших органах - вимагають, щоб пацієнти відвідали спеціалізований центр і сиділи спокійно, тоді як електроди стимулювали потові залози у своїй шкірі, щоб забезпечити поту для тесту. Електроди можуть бути дратівливими, особливо для дітей, у яких найчастіше діагностується МВ, зазначає Мілла. Потім діти повинні сидіти на місці протягом 30 хвилин, а інструмент, прикріплений до їх шкіри, збирає піт. Навіть тоді тест ще не закінчився, сказав він. Сім'ї чекають, поки лабораторія вимірює іони хлориду в поті, щоб визначити, чи має дитина муковісцидоз.

Мілла сказав, що цей громіздкий метод не змінився через 70 років. Для порівняння, носійний датчик по потужності стимулює шкіру виробляти невелику кількість пота, швидко оцінює вміст і пропускає дані за допомогою мобільного телефону на сервер, який може аналізувати результати. Тест відбувається все відразу і в режимі реального часу, сказав Мілла, роблячи це набагато простіше для сімей, щоб діти оцінювали.

Портативний та автономний

Крім того, люди, які живуть в незаслужених громадах або у сільських районах, що не знаходяться в дорозі, в країнах, що розвиваються, де традиційні випробування недоступні, могли б скористатися портативним автономним датчиком поту, сказав він. Носійний пристрій є надійним і може працювати з смартфоном, який може надсилати вимірювання в хмару і отримувати результат відразу після перегляду в спеціалізованому центрі. Діагноз МВ, а також інші види діагнозів, може бути здійснений без необхідності штату кваліфікованих лікарів-фахівців і добре обладнаної лабораторії. "Ви можете отримати читання в будь-якій точці світу", сказав Мілла.

Датчик не тільки для діагностики та моніторингу. Його також можна використати для сприяння розробці ліків та персоналізації препаратів. CF викликаний будь-яким із сотень різних мутацій у гені CF, тому можна використовувати датчик, щоб визначити, які ліки працюють краще, для яких мутації. "Фармакологічні препарати працюють лише на частку пацієнтів", - сказав Емамінаджад, який зараз є доцентом електротехніки в UCLA. "Тільки уявіть, якщо ви використовуєте носійний датчик поту з людьми, які проводять клінічні досліди, ми можемо отримати набагато краще уявлення про те, як іони хлориду піднімаються та зменшуються у відповідь на препарат".

Для цього дослідження дослідницька група також вимірювала рівень глюкози в поті, що відповідає рівню глюкози в крові, що робить прилад потенційно корисним для моніторингу перед діабетом та діабетом. Але технологія також може бути використана для вимірювання інших молекулярних складових пота, таких як іони натрію, калію та лактату. Платформа може використовуватися для вимірювання практично всього, що зустрічається в поті.

"Піт дуже сильно піддається носячим додаткам та багатому джерелу інформації", - сказав Девіс.

Команда зараз працює над широкомасштабними клінічними дослідженнями, щоб шукати співвідношення між показаннями сенсора та здоров'ям. "У довгостроковій перспективі ми хочемо інтегрувати його в формат smartwatch для широкого моніторингу населення", - сказав Емамінаджад.

Точне здоров'я та безперервний контроль

Носивний датчик потік дозволяє часто спостерігати, як пацієнти реагують на лікування або якщо вони дотримуються лікування, Мілла сказав. "Це трохи схоже на колишні часи, коли люди з діабетом повинні були потрапити в клініку, щоб контролювати їх глюкозу. Реальна революція прийшла, коли люди почали робити власну палець, і сьогодні ви навіть можете це робити безперервними моніторами".

Важливим елементом персоналізованої медицини є встановлення базової норми нормальних значень та мінливості для кожної людини. "Коли ми тестували пристрій, ми помітили, що у людей були різні профілі для потів, що свідчить про необхідність калібрування відповідно", - сказав Еманеміна. Як тільки дослідники визначили індивідуальний базове значення за допомогою довгострокового моніторингу, вони можуть почати помічати зміни в стані здоров'я, сказав він.

Девіс бачить дві головні проблеми з носитим датчиком поту. Перше - відтворюваність - тобто, як послідовні заходи в одній особі з дня на день або з години до години. "У тих самих біологічних умовах, навіть з однією і тією ж особою, ти отримуєш таку ж цифру?"

Другий - відображення молекулярних складових пота. Коротше кажучи, що в поті, який можна обгрунтовано контролювати, щоб надати корисну інформацію про тіло? "Ми певно обмежені тим, що ми можемо насправді вимірювати до цих пір. Ми можемо виміряти хлорид, наприклад, тому ми намагаємося з'ясувати, що ми можемо використати для цього", - сказав Девіс.

Він підкреслив, що дослідження - це не просто розробка пристрою; це новий спосіб розпізнавання здоров'я, який залежить від постійного моніторингу та кращого розуміння окремих медичних заходів. Це підхід, який може допомогти уникнути серйозних захворювань як окремих людей, так і груп населення.

Девіс бачить це як один із способів запобігти пандеміям. "Наприклад, якщо б я відчув, що я спускаюся з вірусною інфекцією, і моя тривога згасає, і каже:" Ти спускається з вірусною інфекцією ", я повинен йти додому, а не вирішити, що я буду проштовхувати це не про мене, це про всіх моїх колег ". Якщо всі це зробили, за його словами, захворювання не поширюються так швидко.

"Якщо б ви могли заблокувати пандемію, це може навіть просто померти", - додав він.

Робота є прикладом спрямованості Стенфордської медицини на точність здоров'я, мета якої - передбачити та запобігти захворюванням у здоровій та точної діагностиці та лікуванні захворювань у хворих.

Стаття: Автономна екстракція піт і аналіз, застосовувана для муковісцидозу та моніторингу глюкози, використовуючи повністю інтегровану носійну платформу, Карлос Мілла та інші. Матеріали Національної академії наук, doi: 10.1073 / pnas.1701740114, опублікована в Інтернеті 17 квітня 2017 року.