Сяогуанг Донг, доцент по машинно инженерство, ръководи екип от изследователи, които са разработили система от изкуствени реснички, способни да следят състоянието на слузта в човешките дихателни пътища, за да откриват по-добре инфекции, запушване на дихателните пътища или тежестта на заболявания като муковисцидоза (МВ), хронични обструктивни белодробни заболявания (ХОББ) и рак на белия дроб.

Изследването е публикувано в PNAS („Sensory Artificial Cilia for In Situ Monitoring of Airway Physiological Properties“).

В статията си изследователите отбелязват, че непрекъснатият мониторинг на състоянието на дихателните пътища при човека е от решаващо значение за навременни интервенции, особено когато се имплантират стентове на дихателните пътища за облекчаване на централната обструкция на дихателните пътища при рак на белия дроб и други заболявания. По-специално, състоянието на слузта предлага важни биомаркери за индикация на възпаление и проходимост на стента, но остава предизвикателство за наблюдение. Настоящите методи, които разчитат на компютърна томография и инспекция с бронхоскоп, крият рискове, свързани с радиацията, и нямат възможност да осигуряват непрекъсната обратна връзка в реално време извън болниците.

Като имитират способността на биологичните реснички да усещат, Донг и екипът му разработват нова технология за откриване на състоянието на слузта, включително вискозитета и дебелината на слоя, които са ключови биомаркери за тежестта на заболяването.

„Механизмът за отчитане на вискозитета на слузта използва външни магнитни полета, за да задейства изкуствен магнитен ресничест елемент и да отчита формата му с помощта на гъвкав тензометър“, пишат изследователите. „Освен това съобщаваме за изкуствен ресничест апарат с капацитивен сензор за дебелината на слоя слуз, предлагащ уникална самокалибрация, регулируема чувствителност и обхват, като всичко това се осъществява с помощта на външни магнитни полета, генерирани от носима магнитна задвижваща система.“

Изследователите изпробват метода, като разполагат сензорите самостоятелно или в комбинация със стент за дихателни пътища в изкуствена трахея и овча трахея. Сигналите от сензорите се прехвърлят безжично към смартфон или облак за по-нататъшен анализ на данните и диагностика на заболяването.

„Предложените сензорни механизми и устройства проправят пътя за наблюдение в реално време на състоянието на слузта, улеснявайки ранното откриване на заболяването и предоставяйки предупреждения за проходимостта на стента, като по този начин позволяват навременни интервенции и персонализирани грижи“, се посочва в проучването.

Източник: EurekAlert