Nosivi monitor za rano otkrivanje bolesti

Istraživači s MIT-a vodit će četverogodišnji projekt vrijedan do 38 milijuna dolara, koji financira Američka agencija za napredne istraživačke projekte u zdravstvu (ARPA-H), a čiji je cilj razvoj neinvazivnog, nosivog flastera koji kontinuirano prati biomarkere srčanih bolesti i sepse.

Projekt se zove PYTHIA, što je skraćenica za „prediktivnu platformu za fiziološke i terapijske zdravstvene intervencije i adaptivno upravljanje“.

Prema planu projekta, flaster, koji će u stvarnom vremenu prikupljati zdravstvene podatke kliničke razine, napajat će se toplinom pacijentovog tijela. Mogao bi pružiti bitne informacije koje će pomoći kliničarima da rano dijagnosticiraju zatajenje srca i sepsu, prije nego što bolesti uzrokuju nepovratnu štetu.

Istraživači vjeruju da minimalno invazivni uređaj može pratiti i napredak oporavka pacijenta nakon otpusta iz bolnice te pomoći kliničarima u razvoju učinkovitijih terapijskih pristupa.

„Ciljali smo na ove bolesti jer su vrlo smrtonosne, ali također vidimo prilike za otkrivanje biomarkera povezanih sa srčanim bolestima i sepsom kako bismo ponudili rješenje koje bi stvarno moglo pomoći u poboljšanju dijagnoze i liječenja“, kaže glavni istraživač Ahmad Bahai, profesor na Odjelu za elektrotehniku ​​i računarstvo (EECS) i član Istraživačkog laboratorija za elektroniku na MIT-u.

PYTHIA je nastala iz  MIT-ovog programa za zdravstvene znanosti i poluvodiče (HS+S), koji je Bahai suosnovao kada se pridružio MIT-u prije tri godine. Program se fokusira na iskorištavanje napretka u tehnologiji poluvodiča i nanotehnologiji kako bi se izmislili novi, transformativni pristupi dijagnostici, terapiji i otkrivanju lijekova.

Inspiriran svojim prethodnim uspješnim radom na kontinuiranim monitorima glukoze, Bahai provodi istraživanja širokog raspona tehnologija, uključujući elektrokemijske uređaje, optiku, magnetizam i ultrazvuk u svom laboratoriju. Cilj njegove grupe je ponuditi nosive uređaje kliničke kvalitete koji kontinuirano prate biomarkere kako bi omogućili tehnike intervencije u stvarnom vremenu. 

Istraživanje monitora glukoze inspiriralo je Bahaija i njegove kolege da razmotre druge biomarkere koje bi mogli pratiti u stvarnom vremenu pomoću poluvodičke tehnologije, što je dovelo do pokretanja PYTHIA-e.

Nosivi flaster na bazi čipa pratit će biomarkere zatajenja srca i sepse u intersticijskoj tekućini, odnosno tekućini ispod kože. Biomarkere, molekule u krvnoj plazmi koje su povezane s nastankom ovih bolesti, teško je otkriti jer postoje u vrlo niskim koncentracijama.

Za detaljno mjerenje biomarkera, sustav će izvršiti kemijsku reakciju koja veže određene kemikalije s molekulama biomarkera u intersticijskoj tekućini, što ih čini lakšim za identifikaciju. Napredna mikroelektronika u flasteru provodit će mjerenja, bilježeći podatke biomarkera s dovoljnom osjetljivošću za kliničku primjenu.

Budući da će uređaj kontinuirano provoditi mjerenja, prikupljajući ogromnu količinu podataka, PYTHIA će uključivati ​​​​AI modele na čipu kako bi preveo sirove podatke u korisne informacije za kliničare.

Odavde će tim započeti s razvojem i testiranjem elektroničkih komponenti za sićušni čip niske snage. Zatim planiraju unaprijediti nosivi uređaj kroz predklinička i klinička ispitivanja, do te mjere da se može komercijalno skalirati i proizvoditi, kaže Bahai.