Gepersonaliseerde geneeskunde is een stap dichterbij voor consumenten, dankzij kleine, implanteerbare sensoren die een vroege waarschuwing kunnen geven van iemands ontwikkelende gezondheidsproblemen, het meest effectieve type oefening voor een individuele atleet aangeven, of zelfs helpen bij het triage van gewonde soldaten. Dat is de visie voor een familie van apparaten die wetenschappers nu ontwikkelen. Ze zijn begonnen met het op de markt brengen van hun eerste apparaat in Europa en hopen goedkeuring te krijgen voor deze technologie in de VS.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de 255e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Andere implanteerbare sensoren die momenteel op de markt zijn, hebben een belangrijk nadeel, " Natalie A. Wisniewski, doctoraat, zegt. "Ze lokken vaak een immuunrespons van 'vreemd lichaam' uit die de sensor bedekt met ontstekingscellen of littekenweefsel." Die coating kan het apparaat afschermen van haarvaten en voorkomen dat het chemische veranderingen nauwkeurig waarneemt, dus het stopt met werken na een paar weken of maanden.

Wisniewski en haar collega's hebben dit probleem opgelost door het lichaam voor de gek te houden, zodat het hun sensoren niet als vreemde voorwerpen kan herkennen. De sensoren zijn kleiner dan een rijstkorrel en zijn gemaakt van een hydrogel-steiger die zo flexibel is als een contactlens. De onderzoekers zorgden er ook voor dat hun sensor geen platte oppervlakken heeft, die een dode weggeefactie zijn voor cellen dat een object niet natuurlijk is, zegt Wisniewski, die bij Profusa Inc. werkt. cellen en haarvaten groeien in de poreuze structuur van de sensor zonder de ongewenste immuunrespons op te wekken. In feite, Wisniewski kondigt vandaag aan dat de eerste sensoren die in menselijke vrijwilligers zijn geïmplanteerd, na meer dan vier jaar nog steeds functioneren.

De gepatenteerde hydrogel is een formulering op basis van poly (2-hydroxyethylmethacrylaat), een polymeer dat wordt gebruikt om zachte contactlenzen te maken. De onderzoekers versieren de hydrogelsteiger met kleurstofmoleculen die reageren op de concentratie van een analyt in het bloed. Het type kleurstofmolecuul dat aan de hydrogel is bevestigd, bepaalt de analyt, zoals zuurstof, kooldioxide, glucose of lactaat, die een bepaalde sensor kan herkennen. Een kleine detector tegen de huid gehouden, of eraan vastgeplakt als een pleister, schijnt bijna-infrarood licht door de huid, waardoor de kleurstofmoleculen meer of minder fel fluoresceren, afhankelijk van de concentratie van de analyt. Hoewel dit fluorescerende licht niet zichtbaar is voor menselijke ogen, het kan worden gezien door de detector, die de meting vervolgens draadloos naar een computer of mobiele telefoon verzendt om de verandering in helderheid vast te leggen als de analytconcentratie in de loop van de tijd fluctueert.

Profusa vraagt ​​goedkeuring van de Amerikaanse Food &Drug Administration voor zijn apparaten in de VS. het eerste product is goedgekeurd voor marketing in Europa en er is aangetoond dat het weefselzuurstofniveaus meldt bij patiënten die worden behandeld voor perifere vaatziekte, die wereldwijd miljoenen mensen treft. De ziekte vermindert de stroom van zuurstofrijk bloed in armen en benen, in sommige gevallen leidend tot amputatie. Het apparaat wordt gebruikt om amputaties te helpen voorkomen door artsen te informeren over afnemende zuurstofniveaus in de ledematen van een patiënt. Profusa start ook een klinische proef met de Universiteit van Californië, San Francisco gesponsord door het National Heart, Long, en Blood Institute om de sensoren te gebruiken om zuurstofniveaus te volgen bij patiënten met chronische voetwonden.

Wisniewski en haar collega's ontwikkelen sensoren voor andere analyten, zoals glucose, zodat ze toepassingen voor de apparaten kunnen verbreden. In aanvulling, Profusa heeft gewerkt aan het perfectioneren van sensoren die aanvullende analyten kunnen volgen die artsen normaal gesproken evalueren via standaard bloedonderzoeken. Het idee is om een ​​enkele sensor te injecteren die meerdere lichaamschemie tegelijkertijd detecteert. "De sensoren zouden een continue registratie van uw analyten geven ten opzichte van uw persoonlijke basislijn, " legt Wisniewski uit. "Als er dan iets misgaat, het is vroeg gemarkeerd, voordat u symptomen voelt, zodat je op tijd bij de dokter kunt zijn voor behandeling." Het bedrijf heeft een video gemaakt waarin wordt beschreven hoe de sensor werkt.

Wisniewski zegt dat het leger ook geïnteresseerd is in deze apparaten, en heeft ondersteuning geboden sinds de oprichting van het bedrijf. Ze stellen zich voor om de sensoren te gebruiken om de gezondheid van soldaten tijdens de inzet te evalueren of om aan te geven welke gewonde soldaten het eerst op het slagveld moeten worden behandeld. En vandaag, Wisniewski rapporteert voorlopige resultaten die aantonen dat het volgen van de stijging en daling van zuurstofniveaus rond spieren met deze sensoren een "zuurstofsignatuur" produceert die iemands fitnessniveau kan onthullen. Die informatie kan het leger helpen bij het bepalen van het beste trainingsregime voor elke soldaat of kan atleten helpen de meest effectieve oefeningen te vinden om spieren of uithoudingsvermogen op te bouwen.