Врачи и инженеры UW Medicine разрабатывают сенсор для диагностики заболеваний по слезам

Специалист UW Medicine, сочетающий практику хирурга-офтальмолога и инженера, принимает участие в разработке миниатюрного беспроводного сенсора, который в будущем сможет размещаться внутри слёзного канала и круглосуточно отслеживать состояние организма по составу слёзной жидкости.

Как отмечают авторы проекта, глаза давно называют «зеркалом души», однако и слёзы, как выясняется, способны многое рассказать о здоровье человека.

Доктор Туэнг Шен, офтальмохирург и биоинженер UW Medicine, поясняет: слёзы вырабатываются постоянно, а по составу во многом напоминают кровь. Подобно слюне и поту, слёзная плёнка содержит биомаркеры — белки, молекулы и другие вещества, которые отражают процессы, происходящие внутри организма.

Под руководством Шена создаётся микроскопический биосенсор, рассчитанный на установку в слёзный проток — пространство шириной всего около одного-двух миллиметров. Предполагается, что устройство сможет непрерывно анализировать слёзную жидкость на наличие биомаркеров, связанных с различными заболеваниями. Проект финансируется агентством ARPA-H — федеральной структурой, занимающейся продвижением медицинских инноваций.

На этапе проверки концепции исследователи сосредоточатся на двух ключевых направлениях: воспалении и уровне сахара в крови. Для оценки воспалительных процессов планируется использовать молекулу IL-6, которая играет важную роль при целом ряде заболеваний, включая синдром сухого глаза. Кроме того, учёные рассчитывают отслеживать уровень глюкозы в слезе, поскольку, по словам Шена, он коррелирует с содержанием сахара в крови. Это открывает возможность неинвазивного наблюдения за тем, насколько эффективно контролируется, например, диабет.

По словам исследователя, такая технология потенциально позволит получать данные о составе слёз буквально каждую минуту, то есть почти в непрерывном режиме.

Предполагается, что имплантируемый датчик будет запрограммирован на поиск конкретных белков и молекул, а также сможет не только обнаруживать биомаркеры, но и обеспечивать питание системы и беспроводную передачу медицинских данных. Согласно условиям ARPA-H, устройство должно функционировать не менее шести месяцев. Команда также изучает возможность питания сенсора за счёт энергии самого организма.

Шен признаёт, что проект ставит перед инженерами крайне сложные задачи. В то же время он считает разработку перспективной платформой для более широкого применения: если подобную технологию удастся реализовать в столь тесном пространстве, как слёзный канал, её можно будет адаптировать и для других частей тела — например, кожи или кишечника.

Конструкция сенсора основана на уже применяемой в офтальмологии технологии: речь идёт о пробке, которую устанавливают в нижнюю слёзную точку для лечения сухости глаз. Такие устройства обычно хорошо переносятся пациентами и могут оставаться на месте около полугода. Именно на такой срок службы и ориентируются разработчики нового биосенсора. При этом установка устройства, как ожидается, не потребует хирургического вмешательства и обойдётся минимальной анестезией.

Изготавливать сенсор планируется с использованием технологий 3D-печати, разработанных в Северо-Западном университете. Этот вуз выступает одним из трёх партнёров проекта наряду с Университетом Вашингтона и Массачусетским технологическим институтом.

Роль UW в проекте заключается в том числе в определении клинических параметров работы устройства. В частности, команда Шена занимается изучением химического состава слёз, чтобы установить диапазоны концентраций биомаркеров, которые сенсор должен уметь распознавать.

Участие Университета Вашингтона стало частью программы KEMi — инициативы, направленной на более тесное объединение инженерии и медицины. Более широкая программа ARPA-H, в рамках которой ведётся эта работа, носит название OCULAB и зарегистрирована под номером ARPA-H-SOL-25-115.

Источник:KOMO NEWS