Tim naučnika Univerziteta Northvestern razvio je prvi bežični, implantabilni temperaturni senzor za otkrivanje upalnih žarišta kod pacijenata sa Kronovom bolešću. Ovaj pristup nudi dugotrajno praćenje u realnom vremenu i može omogućiti kliničarima da reaguju ranije kako bi sprečili ili ograničili trajno oštećenje izazvano zapaljenskim epizodama.
Više od milion Amerikanaca ima Kronovu bolest, hroničnu inflamatornu bolest creva koja pogađa creva, izaziva probleme sa varenjem i može dovesti do gubitka težine, neuhranjenosti i drugih komplikacija. Ljudi sa blagim slučajevima leče se oralnim lekovima, ali ovi lekovi obično ne uspevaju tokom vremena, što zahteva da se otprilike 70% Crohnovih pacijenata podvrgne najmanje jednoj operaciji za uklanjanje delova oštećenih creva.
Pošto toplota ukazuje na upalu, naučnici sa severozapada testirali su da li temperaturni senzor koji se nežno naslanja na creva miševa sa Kronovom bolešću može da pruži uvid u progresiju bolesti u realnom vremenu, kao i da otkrije epizodne napade. Naravno, postigli su oba cilja u svom istraživanju, koje je objavljeno u radu pod naslovom „Minijaturizovani implantabilni temperaturni senzori za dugotrajno praćenje hronične intestinalne inflamacije“, u časopisu Nature Biomedical Engineering.
Arun Šarma, čija je grupa vodila testiranje na životinjama, rekao je da trenutno ne postoji način da kliničari brzo otkriju upalne događaje, od kojih neki pacijenti ostaju neprimećeni sve dok problem ne postane toliko ozbiljan da zahteva invazivnu operaciju.
„Veličina izbijanja može se izmeriti u odnosu na toplotni potpis“, rekao je Šarma, ko-korespondentni autor rada i vanredni profesor urologije na Medicinskom fakultetu Univerziteta Northvestern Feinberg i biomedicinskog inženjerstva na McCormick School of Engineering. . „Da li je toliko opsežna da će vremenom izazvati oštećenje tkiva?
„Ovo bi se potencijalno moglo sprečiti ako kliničar ima ove informacije na dohvat ruke i može da odredi koja vrsta terapije se može dati toj osobi u tom trenutku, umesto da čeka nedeljama da dobije analizu krvi, biopsiju tkiva ili analizu fekalija. U međuvremenu, gubite dragocene minute u vezi sa oštećenjem tkiva ovim zapaljivim događajem.“
Šarma je rekao da bi ova strategija merenja temperaturnih fluktuacija takođe mogla biti korisna za pacijente sa ulceroznim kolitisom, drugom inflamatornom bolešću creva ili bilo kojim stanjem gde postoji produženi inflamatorni odgovor. U svojoj studiji, istraživači su koristili bežične senzore za kontinuirano praćenje temperaturnih fluktuacija skoro četiri meseca.
Pionir bioelektronike Džon Rodžers, čija je grupa vodila razvoj uređaja, objavio je još jedan rad koji opisuje ultratanak, mekani implantat koji meri promene temperature i perfuzije kao način za praćenje zdravlja transplantiranih organa. Još jednom, odnos između toplote i upale je bio ključan, jer višak upale oko transplantiranog organa može ponuditi rani znak upozorenja da imuni sistem pacijenta odbacuje novi organ.
„Da bismo se pozabavili Kronovom bolešću, razvili smo ultraminijaturizovan, precizan temperaturni senzor sa mogućnošću bežične komunikacije“, rekao je Rogers, ko-korespondent u radu.
„Ovaj mali, mekani uređaj ima oblik glatke, okrugle kapsule koja se nalazi unutar GI sistema, bez uticaja na prirodne fiziološke procese za dugotrajna snimanja. Podaci pokazuju neke veoma jedinstvene potpise, u obliku poremećaja u prirodnim cirkadijalnim ciklusima , poznati kao ultradijanski ritmovi, kao rani pokazatelji inflamatornih odgovora.“
Naučnici su otkrili da ultradijanski temperaturni ritmovi koreliraju sa cikličnim varijacijama u nivoima stresa i inflamatornim markerima u krvi, rekao je Surabhi Madhvapathi, koautor iz Rogers grupe koji je vodio inženjering senzora.
„Pored kratkoročnih varijacija, naučili smo u periodu od nedelja do meseci da se prosečna temperatura creva smanjuje“, rekao je Madhvapati. „Ovo smanjenje je ukazivalo na pogoršanje kvaliteta tkiva tokom vremena.“
Nakon ovih uspešnih rezultata kod miševa, istraživači planiraju da procene mogućnosti senzora u ljudskim tkivima koji rekreiraju upalna stanja creva koja se nalaze u inflamatornoj bolesti creva.
