Inteligentne rozwiązanie do spersonalizowanego monitorowania stanu zdrowia
Urządzenia służące do monitorowania sprawności fizycznej stają się coraz bardziej popularne, jednak zwykle nie są one w stanie bezpośrednio ocenić stanu zdrowia na poziomie biomolekularnym. Zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu ELSAH postanowił wypełnić tę lukę, opracowując ubieralne urządzenie w postaci „inteligentnego plastra”. „Pomysł polegał na tym, aby plaster ELSAH był oparty na połączeniu bioczujnika mikroigłowego z elektroniką, w tym mikroprocesorem, baterią i antenami”, wyjaśnia koordynator projektu Giorgio Mutinati z Austriackiego Instytutu Technologii (AIT). „Umożliwiłoby to ciągłe monitorowanie biomarkerów, takich jak stężenie glukozy i mleczanu, bezpośrednio w płynie tkankowym zawartym w skórze”.
Wiedza specjalistyczna z wielu dziedzin
Aby osiągnąć założone cele, w ramach projektu ELSAH utworzono konsorcjum złożone z sześciu instytutów badawczych, trzech firm z sektora MŚP i dwóch dużych partnerów przemysłowych. „W tym projekcie połączyliśmy wiedzę i doświadczenie z takich obszarów, jak bioczujniki, chemia, projektowanie i produkcja wyrobów medycznych, elektronika i medycyna”, zaznacza Mutinati. „Naszym planem była realizacja trzech generacji systemu plastra ELSAH – każda osiągająca coraz wyższy poziom integracji”. Koncepcja polegała na opracowaniu mikroigieł krótszych niż 1 mm, których wprowadzenie do skóry byłoby bezbolesne. Komponenty elektroniczne miały następnie umożliwiać bezprzewodowy przesył danych na telefon komórkowy użytkownika. Pierwsza generacja była systemem opartym na platformie, złożonym z wymiennych standardowych elementów. Najważniejszym celem było w tym wypadku wybranie komponentów, których produkcja byłaby niedroga. Z kolei w systemie drugiej generacji elementy te zostały zintegrowane, a ostatnia generacja stanowiła ostateczne rozwiązanie modułowe.
Udane demonstracje bioczujników
W ramach tego procesu opracowano i oceniono dwie wersje demonstracyjne rozwiązania ELSAH. Pierwszą z nich był demonstrator technologii – o nazwie kodowej Vienna – w którym wszystkie elementy zostały zintegrowane w funkcjonalny wyrób o zastosowaniu nieklinicznym, poddany ocenie w warunkach laboratoryjnych. Pomiary stężenia glukozy i mleczanu przeprowadzono na interfejsie czujnika, a ich wyniki były przesłane na laptop lub telefon komórkowy. W ten sposób funkcja przesyłania danych pomiarowych została pomyślnie przetestowana. Drugi demonstrator – o nazwie kodowej Graz – służył do oceny plastra z bioczujnikiem i został wykorzystany w pierwszych badaniach klinicznych z udziałem ludzi. „Badanie kliniczne zostało przeprowadzone przez Uniwersytet Medyczny w Grazu w Austrii”, dodaje Mutinati. „Wzięło w nim udział 30 zdrowych ochotników”. Badania te wykazały zdolność systemu do rejestrowania wartości glukozy i mleczanu. Ponadto opinie uczestników były konsekwentnie pozytywne, szczególnie jeśli chodzi o komfort i łatwość użytkowania.
Wspieranie zdrowia i dobrostanu
W czasie tych prac dokonano szeregu ważnych ustaleń. Zespołowi projektu udało się na przykład potwierdzić, że laktazym – nowy enzym – jest skuteczny w wykrywaniu mleczanu. Technologia ta została objęta wnioskiem patentowym, a obecnie trwają prace nad jej wprowadzeniem na rynek. W ramach projektu do wytworzenia mikroigieł zamiast złota zastosowano platynę, aby zmniejszyć negatywny wpływ plastra na środowisko, a ponadto zaprojektowano, wyprodukowano i zintegrowano wysoce wszechstronny mikroprocesor. Powstała również aplikacja umożliwiająca obsługę plastra. „Aby wprowadzić plaster ELSAH na wyższy poziom gotowości technologicznej, konieczny jest dalszy rozwój techniczny”, zauważa Mutinati. „Obejmuje to badanie kliniczne mające na celu walidację i certyfikację plastra jako wyrobu medycznego”. Mutinati wierzy, że po wprowadzeniu rozwiązania na rynek ten innowacyjny czujnik przyniesie korzyści wielu ludziom. Z nowej technologii skorzystają między innymi osoby cierpiące na choroby przewlekłe poddawane fizjoterapii, fizjoterapeuci, lekarze, sportowcy, a także osoby, które monitorują poziom glikemii. „Cudowny będzie moment, gdy ten bezbolesny inteligentny plaster stanie się dostępny na rynku”, mówi Mutinati. „Naszym założeniem jest, aby każdy mógł sobie pozwolić na zakup tego produktu z myślą o wsparciu zdrowia i dobrostanu”.
Słowa kluczowe
ELSAH, zdrowie, plaster, monitorowanie, biomarker, bioczujnik, glukoza, sprawność fizyczna