Een nieuw apparaat ontwikkeld door onderzoekers van Stanford University zou het voor artsen gemakkelijker kunnen maken om het succes van bloedvatoperaties te volgen. de voeler, gedetailleerd in een paper gepubliceerd op 8 januari in Natuur Biomedische Technologie , bewaakt de bloedstroom door een slagader. Het is biologisch afbreekbaar, batterijloos en draadloos, het is dus compact en hoeft niet te worden verwijderd en het kan de arts van een patiënt waarschuwen als er een verstopping is.

"Meting van de bloedstroom is van cruciaal belang in veel medische specialismen, dus een draadloze biologisch afbreekbare sensor kan invloed hebben op meerdere velden, waaronder vasculaire, transplantatie, reconstructieve en hartchirurgie, " zei Paige Fox, assistent-professor chirurgie en co-senior auteur van het artikel. "Terwijl we proberen voor patiënten in de hele Bay Area te zorgen, Centrale Vallei, Californië en daarbuiten, dit is een technologie waarmee we onze zorg kunnen uitbreiden zonder dat er persoonlijke bezoeken of tests nodig zijn."

Het volgen van het succes van een operatie aan bloedvaten is een uitdaging, omdat de eerste tekenen van problemen vaak te laat komen. Tegen die tijd, de patiënt heeft vaak een aanvullende operatie nodig die risico's met zich meebrengt die vergelijkbaar zijn met de oorspronkelijke procedure. Met deze nieuwe sensor kunnen artsen een genezend vat van ver in de gaten houden, het creëren van mogelijkheden voor eerdere interventies.

Stroom of nee

De sensor wikkelt zich nauw om het genezingsvat, waar bloed dat langs pulseert op zijn binnenoppervlak drukt. Als de vorm van dat oppervlak verandert, het verandert het vermogen van de sensor om elektrische lading op te slaan, die artsen op afstand kunnen detecteren vanaf een apparaat dat zich in de buurt van de huid maar buiten het lichaam bevindt. Dat apparaat vraagt ​​om een ​​meting door de antenne van de sensor te pingen, vergelijkbaar met een ID-kaartscanner. In de toekomst, dit apparaat zou kunnen komen in de vorm van een zelfklevende patch of worden geïntegreerd in andere technologie, zoals een draagbaar apparaat of smartphone.

De onderzoekers testten de sensor eerst in een kunstmatige omgeving waar ze lucht door een adergrote buis pompten om de pulserende bloedstroom na te bootsen. Chirurg Yukitoshi Kaizawa, een voormalig postdoctoraal wetenschapper aan Stanford en co-auteur van het artikel, implanteerde ook de sensor rond een slagader in een rat. Zelfs op zo'n kleine schaal, de sensor rapporteerde met succes de bloedstroom naar de draadloze lezer. Op dit punt, ze waren alleen geïnteresseerd in het opsporen van volledige blokkades, maar ze zagen wel aanwijzingen dat toekomstige versies van deze sensor fijnere fluctuaties in de bloedstroom zouden kunnen detecteren.

De sensor is een draadloze versie van de technologie die chemisch ingenieur Zhenan Bao heeft ontwikkeld om prothesen een delicate tastzin te geven.

"Deze heeft een geschiedenis, " zei Bao, de K.K. Lee Professor in de School of Engineering en co-senior auteur van het artikel. "We waren altijd al geïnteresseerd in hoe we dit soort sensoren kunnen gebruiken in medische toepassingen, maar het duurde even voordat we de juiste pasvorm vonden."

De onderzoekers moesten de materialen van hun bestaande sensor aanpassen om deze gevoelig te maken voor pulserend bloed, maar stijf genoeg om zijn vorm te behouden. Ze moesten ook de antenne verplaatsen naar een locatie waar het veilig zou zijn, niet beïnvloed door de pulsatie, en herontwerp de condensator zodat deze rond een slagader kan worden geplaatst.

"Het was een zeer veeleisend project en vereiste vele rondes van experimenten en herontwerp, " zei Levent Beker, co-hoofdauteur van het artikel en een postdoctoraal wetenschapper in het Bao-lab. "Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in medische en implantaattoepassingen en dit zou veel mogelijkheden kunnen bieden voor monitoring of telegeneeskunde voor veel chirurgische ingrepen."

Connecties maken

Het idee van een slagadersensor begon vorm te krijgen toen voormalig postdoctoraal collega Clementine Boutry van het Bao-lab contact opnam met Anaïs Legrand, die een postdoctoraal onderzoeker was in het Fox-lab, en verbond die groepen - samen met het lab van James Chang, de Johnson en Johnson hoogleraar chirurgie.

Toen ze eenmaal hun zinnen hadden gezet op de biologisch afbreekbare bloedstroommonitor, de samenwerking won in 2017 een Postdocs bij de Interface seed-beurs van Stanford ChEM-H, die postdoctorale onderzoekssamenwerkingen ondersteunt die potentieel transformerende nieuwe ideeën verkennen.

"We waarderen allebei onze postdoctorale onderzoekers, maar verwachtten niet de echte waarde die deze bijeenkomst zou hebben voor een productief partnerschap op lange termijn, ' zei Vos.

De onderzoekers vinden nu de beste manier om de sensoren op de vaten te bevestigen en hun gevoeligheid te verfijnen. Ze kijken ook uit naar andere ideeën als de belangstelling voor dit interdisciplinaire gebied groeit.

"Het gebruik van sensoren om een ​​patiënt in staat te stellen problemen vroeg te ontdekken, wordt een trend voor precisiegezondheid, " zei Bao. "Er zijn mensen van engineering nodig, van medische school en datamensen om echt samen te werken, en de problemen die ze kunnen aanpakken zijn erg spannend."