Инженеры Калифорнийского университета в Беркли создали крошечный беспроводной имплант, который может в реальном времени измерять уровень кислорода в тканях глубоко под кожей. Устройство, которое меньше средней божьей коровки и питается от ультразвуковых волн, может помочь врачам контролировать состояние пересаженных органов или тканей и обеспечить раннее предупреждение о потенциальной неудаче трансплантации.
Технология, созданная в сотрудничестве с врачами Калифорнийского университета в Сан-Франциско, также открывает путь к созданию множества миниатюрных датчиков, которые могут отслеживать другие ключевые биохимические маркеры в организме, такие как pH или углекислый газ. Эти датчики однажды могут предоставить врачам минимально инвазивные методы мониторинга биохимии внутри функционирующих органов и тканей.
«Очень сложно измерить вещи глубоко внутри тела», — сказал Мишель Махарбиз, профессор электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли и исследователь биохаба Чана Цукерберга. « Устройство демонстрирует, как, используя ультразвуковую технологию в сочетании с очень продуманной конструкцией интегральной схемы, вы можете создавать сложные имплантаты, которые проникают очень глубоко в ткани для получения данных от органов».
Махарбиз — старший автор новой статьи с описанием устройства, опубликованной в журнале Nature Biotechnology .
Кислород является ключевым компонентом способности клеток использовать энергию из пищи, которую мы едим, и почти все ткани в организме нуждаются в постоянном снабжении, чтобы выжить. Большинство методов измерения оксигенации тканей могут предоставить информацию только о том, что происходит у поверхности тела. Это потому, что эти методы основаны на электромагнитных волнах, таких как инфракрасный свет, которые могут проникать только на несколько сантиметров в кожу или ткани органа. Хотя существуют типы магнитно-резонансной томографии, которые могут предоставить информацию о насыщении кислородом глубоких тканей, они требуют длительного времени сканирования и поэтому не могут предоставить данные в режиме реального времени.
С 2013 года Махарбиз разрабатывает миниатюрные имплантаты, которые используют ультразвуковые волны для беспроводной связи с внешним миром. Ультразвуковые волны, представляющие собой форму звука, частота которой слишком высока для восприятия человеческим ухом, могут безопасно проходить через тело на гораздо большие расстояния, чем электромагнитные волны, и уже являются основой технологии ультразвуковой визуализации в медицине. Одним из примеров такого устройства является Stimdust, разработанный в сотрудничестве с доцентом кафедры электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли Рикки Мюллером, который может обнаруживать и стимулировать электрические нервные импульсы в организме.
Источник: