В Сколтехе придумали «умный» датчик, накладывающийся на медицинскую повязку для диагностики ран — Naked Science
01.12.2020
Сколтех

В Сколтехе придумали «умный» датчик, накладывающийся на медицинскую повязку для диагностики ран

4.3

Исследователи из Сколтеха и Техасского университета в Остине (США) представили экспериментально подтвержденную концепцию носимого датчика, который способен через повязку отслеживать процесс заживления ран, язв и других хронических повреждений кожи.

В Сколтехе придумали «умный» датчик вместо медицинской повязки / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Sensors. Плохо заживающие хронические раны на коже, такие как язвы на ногах при диабете или пролежни, крайне сложно поддаются лечению и вызывают серьезный дискомфорт у пациентов. Для контроля за процессом заживления и подбора необходимого лечения врачам и медсестрам приходится снимать повязку. При этом повреждаются уже восстановившиеся участки кожного покрова, а у пациента возникают болезненные ощущения.

Кроме того, это требует повторных визитов к врачу для предотвращения инфицирования раны. Визуального осмотра раны зачастую бывает недостаточно, поэтому приходится использовать другие методы обследования, такие как биопсия, мазки с поверхности раны или анализ на наличие патогенов. Все эти дорогостоящие инвазивные процедуры могут занимать не один день и при этом не давать нужной информации для выбора стратегии лечения.

В центре внимания разработчиков медицинской техники сейчас находится технология «умных» повязок, которые представляют собой носимые датчики, способные отслеживать уровень биомаркеров в процессе заживления раны. Группа исследователей из России и США под руководством первого проректора Сколтеха профессора Кита Стивенсона исследовала электроаналитические методы, имеющие широкие перспективы клинического применения благодаря их относительной простоте, чувствительности, надежности и ряду других преимуществ.

«На начальных этапах исследования нам удалось описать характеристики и продемонстрировать высокую чувствительность и селективность датчика при анализе множества компонентов в сложных биологических смесях, имитирующих реальную биологическую среду», рассказывает профессор Стивенсон.

Для целей исследования ученые разработали прототип электроаналитического датчика на основе углеродных ультрамикроэлектродных решеток (CUA) на гибких подложках. Если в предыдущих работах датчик устанавливался на кварцевую подложку, то в данном исследовании авторы разработали специальный метод для размещения решеток на подложке из полиэтилентерефталата (ПЭТ) для повышения гибкости датчика.

Исследователи также разработали модель естественной биологической среды вокруг раны, с помощью которой проверяли чувствительность датчика к трем основным биомаркерам: пиоцианин, который вырабатывается бактерией Pseudomonas aeruginosa, образующей колонии в области хронических ран; оксид азота, который клетки иммунной системы продуцируют для защиты от бактериальных инфекций; мочевая кислота продукт метаболизма, уровень которого напрямую связан с тяжестью повреждения.

Все эти соединения являются электроактивными: это означает, что они реагируют на электрическую активность и могут быть обнаружены электроаналитическим датчиком. В ходе тестирования было показано, что порог чувствительности и линейный динамический диапазон датчика, то есть диапазон, в котором датчик выдает значимые количественные результаты, соответствуют диапазону биологически обоснованных концентраций.

Это означает, что устройства на основе таких датчиков можно использовать в клинических условиях для контроля за заживлением ран. Исследователи также протестировали датчик на клеточных культурах, где он успешно обнаружил пиоцианин, вырабатываемый бактериями P. aeruginosa, и оксид азота, продуцируемый макрофагами — иммунными клетками, уничтожающими бактерии и другие опасные микроорганизмы.

Также при помощи датчика удалось обнаружить влияние известного антимикробного вещества ионов серебра (Ag+), подавляющих выработку пиоцианина бактериями. «Следующим шагом станет использование данной технологии для исследований in vivo и мониторинга эффективности лечения ран у пациентов в клинических условиях в режиме реального времени», – отмечает профессор Стивенсон.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Сегодня, 12:05
Ольга Иванова

Польские исследователи узнали, какой определяющий фактор стоит за убежденностью людей не вакцинироваться от коронавирусной инфекции.

Позавчера, 21:19
Мария Азарова

Руководитель полетов Национального космического агентства США Зебулон Сковилл рассказал, чем обернулся для МКС инцидент с двигателями «Науки».

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: