Крошечный датчик, благодаря которому даже кончик пальца кажется большим, может изменить правила игры в обнаружении признаков отторжения при трансплантации почки. Ученые из Северо-Западного университета успешно создали устройство, протестированное на мышах, которое может обнаруживать признаки отторжения почек за три недели до того, как применяются современные методы мониторинга.
Хотя организм может отторгнуть орган даже спустя годы после трансплантации, предоставление пациенту и врачам как можно большего времени для вмешательства может стать разницей между восстановлением гомеостаза и повторным началом длительного и трудного процесса трансплантации – если это вообще возможно. И хотя борьба за поиск лучшего источника донорских почек продолжается, это медленный процесс. В США текущий список ожидания новой почки составляет от трех до пяти лет.
Поэтому, естественно, возможность постоянно следить за здоровьем драгоценной новой почки изменит жизнь пациентов.
Это новое устройство мониторинга размером всего 0,3 x 0,7 см и толщиной 220 микрон предназначен для размещения на почке под слоем фиброзной почечной капсулы, которая окружает и защищает орган. Мягкий имплантат обнаруживает изменения температуры, связанные с воспалением и другими реакциями, характерными для раннего отторжения. При обнаружении изменения оповещение отправляется по беспроводной сети на ближайший смартфон или планшет.
Поскольку отторжение часто начинается незаметно, это устройство может помочь предупредить пациента о важных изменениях, происходящих даже в отсутствие характерных симптомов. И в результате это может обеспечить жизненно важное спокойствие тем, чья жизнь зависит от успеха трансплантации.
«Я заметил, что многие из моих пациентов испытывают постоянное беспокойство, не зная, отторгает ли их организм пересаженный орган или нет», — сказал клинический руководитель исследования доктор Лоренцо Галлон, трансплантолог-нефролог Северо-Западной медицины. «Они, возможно, годами ждали трансплантата, а затем, наконец, получили его от любимого человека или умершего донора. Затем они проводят остаток своей жизни, беспокоясь о здоровье этого органа. Наше новое устройство может обеспечить некоторую защиту, а постоянный мониторинг может обеспечить уверенность».
В США более 250 000 человек живут с почкой, с которой они не родились, и сама трансплантация — лишь одна значительная, но небольшая часть пути. В настоящее время здоровье органа контролируется с помощью анализов крови, отслеживающих уровни креатинина и азота мочевины в крови, но они могут колебаться по несвязанным причинам и приводить к ложноотрицательным и положительным результатам. Биопсия, предполагающая введение длинной иглы для извлечения ткани из органа, является инвазивной и сопряжена с повышенным риском кровотечения, инфекции, боли и повреждения близлежащих тканей.
«Время выполнения работ может быть довольно длительным, частота мониторинга ограничена и требуется анализ за пределами объекта», — сказал Галлон. «Для получения результатов может потребоваться четыре или пять дней. И эти четыре или пять дней могут иметь решающее значение для принятия своевременного решения по уходу за пациентом».
В поисках альтернативы исследователи Северо-Запада сосредоточили внимание на температуре как ключевом биомаркере первоначального отторжения трансплантата. Повышение температуры обычно сопровождает воспаление, что ученые и наблюдали на животной модели. Скачки температуры на 0,6 °C (1,08 F) были точным сигналом тревоги, предупреждающим о неизбежном отторжении органов.
«В нормальных обстоятельствах температура органов колеблется в течение суточного цикла», — сказал первый автор Сурабхи Мадхвапати, аспирант Северо-Западного университета. «Мы наблюдали аномальные более частые колебания температуры, возникающие в течение восьми и 12 часов в случаях отторжения трансплантата».
Устройство оснащено высокочувствительным термометром, который может обнаружить малейшие изменения температуры, локальные для почек. Он также может измерять кровоток (но температура оказалась более эффективной в качестве системы раннего предупреждения).
Мягкий датчик подключен к небольшому набору электроники, расположенной рядом с органом; батарейка типа «таблетка» питает устройство, а возможности Bluetooth передают данные на близлежащие внешние интеллектуальные устройства.
«Все электронные компоненты заключены в мягкий биосовместимый пластик, который нежно и гибко воздействует на нежные ткани почек», — Мадхвапати. сказал. «Хирургическая установка всей системы размером менее четверти — это быстрая и простая процедура».
Электронная система имеет батарейку типа «таблетка» и Bluetooth
Северо-Западный университет
Размещение его на органе под капсулой почки позволяет ему оставаться на месте независимо от физической активности.
<р>«Капсула обеспечивает хороший тепловой контакт устройства с подлежащей почкой», — сказал Роджерс. «Тела движутся, поэтому приходится иметь дело с большим количеством движений. Даже сама почка движется. И это мягкие ткани без хороших точек крепления для швов. Это были непростые инженерные задачи, но это устройство представляет собой плавный и цельный интерфейс, позволяющий избежать риска повреждения органа».
Хотя эта первая в своем роде технология все еще нуждается в более масштабных исследованиях и испытаниях на людях, ученые уже работают над улучшением конструкции, позволяющей перезаряжать батарейку типа «таблетка», чтобы устройство могло прослужить всю жизнь. Исследователи также полагают, что его можно адаптировать для мониторинга других пересаженных органов.
Один из ученых, участвовавших в проекте, доктор Хоакин Бриева, получил трансплантат почки в сентябре 2022 года и остро осознает как такое устройство мониторинга в реальном времени повлияет на качество жизни пациентов?
«В течение двух дней после трансплантации функция моих почек вернулась в норму», — сказала Бриева, не участвовавшая в исследовании. «Но тогда вы беспокоитесь о возможности отторжения почки. Вот почему у вас есть эти мощные препараты против отторжения и стероиды. Вы идете по канату беспокойства по поводу инфекций, осложнений от лекарств, различных побочных эффектов и отторжения почки. Вы можете частично справиться с этой проблемой с помощью корректировки лекарств, но отторжение почек остается распространенным явлением. Ваша пересаженная почка чрезвычайно ценна.
«Наличие этого устройства будет обнадеживающим», — сказал он. «Он может обнаружить любые внезапные изменения в трансплантате почки и обнаружить острое отторжение, которое в настоящее время не дает никаких предупреждающих знаков».
Исследование было опубликовано в журнале Science. Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работает это устройство.
Первое устройство, обнаруживающее отторжение трансплантата
