Nauka

Elektroniczny lekarz wszczepiany pod skórę

Rzeczpospolita
Umieszczane wewnątrz organizmu elektroniczne urządzenia mogą zrewolucjonizować opiekę medyczną. Monitorują stan zdrowia, a w razie potrzeby mogą rozpocząć leczenie
Skoro takie urządzenia mogą badać stan skrzydeł samolotu czy produkcję w fabryce, dlaczego nie wykorzystać ich w medycynie? Proste implanty – takie jak stymulatory serca – są wykorzystywane już od kilkudziesięciu lat. Ale nowa generacja tych urządzeń potrafi poradzić sobie z szeregiem innych chorób – od epilepsji przez jaskrę, na otyłości skończywszy.
Miniaturowe biochipy wszczepiane pod skórę i monitorujące stan zdrowia człowieka najpierw przetestują żołnierze. Centrum Bioelektroniki Uniwersytetu Clemson otrzymało właśnie od amerykańskiego Departamentu Obrony grant 1,6 mln dolarów na skonstruowanie urządzenia, które na bieżąco będzie przesyłać dowódcy dane o żołnierzu. Na polu walki taki chip ma zbierać informacje m.in. o krwotokach, natlenieniu krwi czy poziomie cukru. Nad implantem pracuje zespół prof. Anthony’ego Guiseppiego-Eliego, który zapowiada, że testy z udziałem ludzi rozpoczną się za pięć lat. Podobne urządzenia projektują naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii – również na zlecenie amerykańskiej armii. Implant wielkości ziarenka ryżu będą mogli wykorzystywać nie tylko wojskowi, ale też sportowcy, cukrzycy czy pacjenci w ciężkim stanie – przekonuje dr Michael Pishko, szef zespołu pracującego nad zleceniem Pentagonu. Implanty będą działać przez dość krótki czas. Od 24 do 72 godzin wystarczy – mówi dr Pishko. Jego zespół stworzył już nawet odpowiednie cieniutkie czujniki monitorujące cztery parametry krwi, które obecnie bada się przez pobranie krwi igłą i analizy laboratoryjne. Jeszcze ambitniejsze zadanie stawiają sobie specjaliści z Uniwersytetu Florydy. Za 2,5 mln dolarów mają skonstruować elektroniczny układ, który można wszczepić do mózgu. Dzięki niemu możliwe ma być odczytywanie myśli. – Czuję, że nam się to uda. Mamy technologię, która pomoże pacjentom – mówi dr Justin Sanchez kierujący uniwersyteckim zespołem badań nad neuroprotetyką. Implanty miałaby działać jak superdokładny EEG służący do badania fal mózgowych. Bo do kierowania urządzeniami czy protezami kończyn konieczne jest precyzyjne odczytywanie intencji. A przy okazji można również opracować metodę przewidywania napadów padaczkowych, co pozwoli automatycznie uwolnić leki i włączyć elektrostymulację. Taki implant już powstał. Testuje go obecnie kalifornijska firma Neuropace. Elektrody umieszczane są w ośmiu miejscach mózgu człowieka, potrafią też stymulować neurony prądem, aby zapobiec nadchodzącemu atakowi. Na niedawnej konferencji poświęconej inżynierii medycznej w Lyonie zaprezentowano pomysł na jeszcze nowszy implant przeciwpadaczkowy. Składa się on aż z tysiąca elektrod. – Chcemy rozpocząć badania z udziałem ludzi za dwa lata – zdradził wtedy jego twórca Pedro Irazoqui z Purdue University. – Padaczka dotyka ok. 1 proc. całej populacji. A spośród tej grupy ok. 30 proc. nie reaguje na leczenie – tłumaczy Irazoqui. Podczas konferencji w Lyonie prezentowano również inny miniaturowy implant – czujnik ciśnienia umieszczany w oku. Ma on kontrolować ciśnienie śródgałkowe, którego wzrost prowadzi do jaskry, a w konsekwencji do ślepoty. Prowadzone obecnie pomiary wymagają specjalistycznych badań – raz na kilka miesięcy, później pacjent otrzymuje leki. – Problem polega na tym, że ciśnienie w oku może skakać. Możesz być zdrowy dziś i za pół roku, a w międzyczasie ciśnienie wzrasta, niszcząc nerw wzrokowy – wyjaśnia Irazoqui. Taki czujnik opracował niemiecki Fraunhofer Institut – mieści się w soczewce kontaktowej. – Ma 2,5 na 2,5 mm. W żaden sposób nie pogarsza pola widzenia pacjenta – mówi Thomas van den Boom, szef wydziału systemów biohybrydowych. Czujnik może być też wszczepiony w tętnicę udową pacjenta z nadciśnieniem. Podobnie jak inne opisywane urządzenia implant jest obecnie testowany i wejdzie do użytku za mniej więcej dwa lata. Co jeszcze może dzisiejsza technika medyczna? Elektrodami możemy kontrolować pracę żołądka i jelit – spowalniać lub przyspieszać ją u osób otyłych. Od kilku lat stosowane są wewnętrzne defibrylatory wysyłające silny impuls elektryczny do źle pracującego serca. Tego rodzaju urządzenie ma m.in. wiceprezydent USA Dick Cheney. ? Do niedawna takie rozwiązania w technice medycznej uważane były za czystą science fiction. Rzeczywistością były zaś kardiostymulatory, z których korzysta obecnie ok. 3 mln ludzi na świecie, z czego ok. 100 tys. w Polsce. Kilkanaście zespołów pracujących w Europie i USA chce to jednak zmienić. Implanty nowej generacji potrafią same badać i – w razie potrzeby – uruchomić leczenie. Tak jak rozrusznik serca. Nowe urządzenia mogą być wszczepiane do mózgu, oka, w tętnicę, do serca czy do układu pokarmowego. Trwają obecnie ich testy na zwierzętach oraz z udziałem ludzi. Jeżeli okażą się nieszkodliwe i potwierdzą swoją użyteczność, wejdą do użytku już za kilka lat. Dziś wszczepienie rozrusznika serca nie jest niczym nadzwyczajnym. Dzięki miniaturyzacji elektroniki i wydajniejszym bateriom stymulator serca wystarcza nawet na kilkanaście lat. Historia stymulatorów rozpoczęła się jednak na dobre dopiero 50 lat temu. Pierwszą operację wszczepienia rozrusznika wewnętrznego przeprowadził 8 października 1958 roku szwedzki kardiochirurg Ake Senning. Urządzenie zaprojektowane przez Rune Elmqvista otrzymał 43-letni Arne Larsson. Pierwszy elektroniczny implant umieszczony w ciele człowieka miał rozmiary hokejowego krążka i dwa tranzystory. Mimo prostej budowy rozrusznik zawiódł po kilku godzinach pracy. Drugi wszczepiony Larssonowi działał dwa dni. Mimo to pacjent przeżył. Wykonanie tej pionierskiej operacji otworzyło debatę, czy mechaniczne urządzenia powinny być wykorzystywane do wydłużania życia. Arne Larsson otrzymał w sumie 26 rozruszników serca. Zmarł na raka skóry w 2001 roku przeżywszy 86 lat – połowę z implantami pozwalającymi jego sercu pracować.Żył znacznie dłużej niż debata o etyce rozpoczęta za sprawą pionierskiej operacji, jakiej został poddany.
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL