Een team van ingenieurs en artsen van de Twin Cities van de Universiteit van Minnesota heeft een uniek 3D-geprint, lichtgevoelig medisch apparaat ontworpen dat direct op de huid wordt geplaatst en realtime feedback geeft om blootstelling aan licht te correleren met opflakkeringen van ziekten. Het apparaat zou wereldwijd miljoenen mensen met lupus en andere lichtgevoelige ziekten kunnen helpen door toegang te bieden tot meer gepersonaliseerde behandelingen en informatie om te bepalen wat de oorzaak van hun symptomen is.

Het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Science , een interdisciplinair premium open access wetenschappelijk tijdschrift. De onderzoekers hebben ook een patent aangevraagd op het apparaat en de technologie is beschikbaar voor licentieverlening.

Volgens de Lupus Foundation of America hebben ongeveer 1,5 miljoen Amerikanen, en minstens 5 miljoen mensen wereldwijd, een vorm van lupus. Lichtgevoeligheid komt vaak voor bij mensen met lupus, waarbij 40 tot 70 procent van de mensen met lupus merkt dat hun ziekte verergert door blootstelling aan zonlicht of zelfs kunstlicht binnenshuis. De symptomen van deze opflakkeringen voor patiënten met lupus zijn huiduitslag, gewrichtspijn en vermoeidheid.

"Ik behandel veel patiënten met lupus of aanverwante ziekten, en klinisch is het een uitdaging om te voorspellen wanneer de symptomen van patiënten zullen opflakkeren", zegt dermatoloog Dr. David Pearson van de University of Minnesota Medical School en co-auteur van de studie. "We weten dat ultraviolet licht en, in sommige gevallen zichtbaar licht, opflakkeringen van symptomen kan veroorzaken - zowel op hun huid als inwendig - maar we weten niet altijd welke combinaties van lichtgolflengten bijdragen aan de symptomen."

Pearson had gehoord over het baanbrekende, op maat gemaakte 3D-printen van draagbare apparaten, ontwikkeld door Michael McAlpine, professor werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Minnesota en zijn team, en nam contact met hem op om samen te werken aan een oplossing voor zijn probleem.

De onderzoeksgroep van McAlpine werkte samen met Pearson om een ​​eerste in zijn soort volledig 3D-geprint apparaat te ontwikkelen met een flexibele UV-zichtbare lichtdetector die op de huid kan worden geplaatst. Het apparaat is geïntegreerd met een op maat gemaakte draagbare console om de blootstelling aan licht continu te controleren en te correleren met symptomen.

"Dit onderzoek bouwt voort op ons eerdere werk waarbij we een volledig 3D-geprint lichtgevend apparaat ontwikkelden, maar deze keer in plaats van licht uit te zenden, ontvangt het licht", zegt McAlpine, een co-auteur van de studie en Kuhrmeyer Family Chair Professor in de afdeling Werktuigbouwkunde. "Het licht wordt omgezet in elektrische signalen om het te meten, wat in de toekomst kan worden gecorreleerd met opflakkeringen van de symptomen van de patiënt."

McAlpine zei dat het ontwikkelen van het apparaat echter geen gemakkelijke taak was. Het 3D-geprinte apparaat bestaat uit meerdere lagen materialen die zijn geprint op een biocompatibele siliconenbasis. De lagen omvatten elektroden en optische filters. Filters kunnen worden vervangen, afhankelijk van de golflengte van het licht dat moet worden beoordeeld. Het onderzoeksteam gebruikte ook zinkoxide om het ultraviolette (UV) licht op te vangen en om te zetten in elektrische signalen. Het apparaat is op de skin gemonteerd en er is een op maat gemaakte console bevestigd om de gegevens vast te leggen en op te slaan.

Het onderzoeksteam heeft goedkeuring gekregen om het apparaat te testen op menselijke proefpersonen en zal binnenkort beginnen met het inschrijven van deelnemers aan het onderzoek.

"We weten dat deze apparaten in het laboratorium werken, maar onze volgende stap is om ze echt in de handen van patiënten te leggen om te zien hoe ze in het echte leven werken," zei Pearson. "We kunnen ze aan deelnemers geven en volgen aan welk licht ze zijn blootgesteld en bepalen hoe we symptomen kunnen voorspellen. We zullen ook doorgaan met testen in het laboratorium om het apparaat te verbeteren."

McAlpine en Pearson zeiden dat het 3D-printproces relatief goedkoop is en op een dag gemakkelijke, snelle toegang tot het apparaat zou kunnen bieden zonder de dure fabricageprocessen van traditionele apparaten.

"Er is op dit moment geen ander apparaat zoals dit met dit potentieel voor personalisatie en zo'n eenvoudige fabricage", zei Pearson. "De droom zou zijn om een ​​van deze 3D-printers in mijn kantoor te hebben. Ik zou een patiënt kunnen zien en beoordelen welke lichtgolflengten we willen evalueren. Dan zou ik het gewoon voor de patiënt kunnen afdrukken en het aan hen kunnen geven. worden 100 procent aangepast aan hun behoeften. Dat is waar de toekomst van de geneeskunde naartoe gaat." + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen eerste volledig 3D-geprinte, flexibele OLED-display