Protialkoholní léčba i další odvykací kůry by mohly být do budoucna jednodušší – alespoň co se týče monitoringu dodržování abstinence. Vědci z kalifornské univerzity v San Diegu totiž vyvinuli miniaturní biosenzor, který se vpraví pod kůži, kde dokáže kontinuálně monitorovat hladinu alkoholu v krvi. Zařízení, které se napájí bezdrátově třeba z chytrých hodinek, by pak odborníci ještě chtěli vylepšit, aby dokázalo rozpoznat také další drogy.

 

„Finálním cílem je vyvinout rutinní, nenápadné zařízení monitorující alkohol a drogy u pacientů v programech léčby zneužívání návykových látek,“ říká Drew Hall, profesor elektrotechniky na Jacobs School of Engineering v San Diegu, který projekt vedl. Tým novinku představil tento týden na Custom Integrated Circuits Conference 2018, která se konala v San Diegu.

Jedním z problémů u pacientů v léčení je nedostatek vhodných nástrojů pro pravidelné monitorování. Alkoholtestry, v současnosti nejpoužívanější způsob určování hladiny alkoholu v krvi, jsou nepřesná zařízení vyžadující spolupráci pacienta. Nejpřesnější metodou je krevní test, jenže ten musí provádět zdravotník. Alkoholické senzory připomínající tetování jsou sice slibnou alternativou, jenže je lze z kůže snadno odstranit a jsou jen na jedno použití.

„Maličký senzor, který lze na klinice injekčně aplikovat bez nutnosti operace, může pacientovi usnadnit dodržování předepsaného monitorování i po delší časové období,“ uvádí Hall. Aby se povedlo čip vyladit přesně dle potřeb při léčení, spolupracují přitom inženýři také s dalšími odborníky včetně adiktologů.

Bez baterie i drátů

Odborníci navrhli čip tak, aby potřeboval co nejméně energie – celkem vyžaduje 970 nanowattů, což je zhruba milionkrát méně, než potřebuje telefon k zavolání. „Nechtěli jsme, aby měl čip zřejmý dopad na životnost baterie nositelného zařízení. A protože zařízení implantujeme, není žádoucí, aby se lokálně v těle generovalo příliš mnoho tepla, případně abychom museli použít potenciálně toxickou baterii,“ vysvětluje Hall.

Jednou z cest, díky níž může čip fungovat jen s tak malým množstvím energie, je přenášení dat prostřednictvím technologie zpětného odrazu. K té dochází, když nedaleké nositelné zařízení typu chytrých hodinek vysílá do čipu rádiové signály, načež čip odráží upravená data zpět do hodinek. Výzkumníci navíc nárokům přizpůsobili čtecí obvody a minimalizovali měřící čas na tři sekundy, díky čemuž je třeba méně energie.

Biosenzor má zhruba jeden krychlový milimetr a injekčně se vpravuje do tkáňového moku. Senzor je potažený alkohol oxidázou, enzymem, který selektivně reaguje s alkoholem, přičemž vzniká elektrochemicky detekovatelný vedlejší produkt. Elektrické signály jsou přenášeny bezdrátově do nositelného zařízení, jako jsou chytré hodinky, které zároveň bezdrátově čip napájejí. Dva další senzory pak měří pH a signály na pozadí. Ty jsou rušeny tak, aby bylo určování hladiny alkoholu co nejpřesnější.

Mohlo by vás zajímat

Čip byl zatím testován ve zkumavce, která imitovala prostředí obdobné jako při implantaci – byla v ní směs etanolu a zředěného lidského séra pod vrstvami prasečí kůže. Do budoucna pak vědci chtějí zařízení otestovat na živých zvířatech. Zároveň Hallův tým pracuje na vývoji další verze čipu, která dokáže v těle zachytit i jiné molekuly. „Dokázali jsme, že čip může fungovat u alkoholu, ale představujeme si, že vytvoříme další zařízení, která detekují jiné návykové látky. Podat pacientovi jejich přizpůsobený koktejl by zajistilo dlouhodobé, personalizované monitorování,“ dodává Hall.

-mk-