Крошечные "микропровода" для имплантации под кожу для непрерывного медицинского мониторинга

Исследователи из MIT и Северо-Восточного университета разработали новую систему для отслеживания биомедицинских показателей, например, уровня натрия или глюкозы в крови. Это может привести к созданию имплантируемых устройств, которые позволят людям с диабетом проверять уровень сахара, просто взглянув на участок кожи.

Новая система использует микрочастицы особой формы. В отличие от традиционных сферических частиц, которые со временем могут смещаться с места имплантации, новые частицы имеют форму длинных трубок. Их малый диаметр (сопоставимый с ранее изучаемыми микросферами) обеспечивает близкий контакт содержимого с кровью или тканью для эффективного мониторинга. А относительно большая длина надежно фиксирует частицы на месте для долгосрочного наблюдения, возможно, на протяжении месяцев.

Частицы в перспективе можно использовать для мониторинга уровня глюкозы у диабетиков или концентрации солей в крови.

Технология изготовления и принцип работы

Процесс создания наночастиц — побочный результат работы над методом химического осаждения из паровой фазы (chemical vapor deposition, CVD). Исследователи покрывают слой оксида алюминия с микроскопическими порами, а затем растворяют сам материал, оставляя лишь полые трубки на месте пор. Перед этим в трубки можно поместить реагент, чувствительный к окружающей среде, или лекарство. Концы трубок затем закрываются.

Эти "микропровода" можно ввести под кожу, создав флуоресцентную "татуировку". Если заполнить трубки материалом, который флуоресцирует (излучает свет определенного цвета) в присутствии конкретного химического вещества, то интенсивность свечения обеспечит непрерывный мониторинг физиологического показателя. Это свежение видно невооруженным глазом через кожу, что позволяет пациенту интерпретировать данные без громоздких мониторов.

Первые образцы, созданные для определения уровня солей, были успешно протестированы на мышах.

Потенциал и проблемы

Одно из значимых потенциальных применений — измерение уровня глюкозы. Жесткий контроль глюкозы помогает избежать тяжелых осложнений диабета. В США диабетом страдают более 20 миллионов человек, и ожидается, что эта цифра удвоится через 25 лет.

Трубки чрезвычайно малы — около 200 нанометров в диаметре (менее одной сотой ширины человеческого волоса), что позволяет им работать в "режиме невидимости", не вызывая ответной реакции организма.

Профессор Рауль Копельман из Мичиганского университета отмечает, что эта работа высокого качества и в принципе может открыть путь к отказу от анализов крови. Однако главным препятствием является фактор безопасности и одобрение FDA, которое может беспокоиться о долгосрочной химической токсичности, биоэлиминации и возможных осложнениях (например, провоцировании тромбов).

Помимо надежной фиксации, преимуществом является сам процесс производства. Поскольку CVD — стандартный метод в полупроводниковой промышленности, изготовление таких устройств должно быть относительно простым и недорогим.

Эти трубки можно использовать для "упаковки" чего угодно, включая лекарства для медленной доставки через небольшие отверстия в их стенках.