12 млн. души в света могат да бъдат спасени чрез ранен скрининг с помощта на ултразвук в домашни условия, а нивата на преживяемост могат да стигнат и до 98% при ранно откриване
Биопсиите осигуряват моментна снимка, но е трудно да се изпълняват постоянно поради тяхната инвазивност и висока цена. Ултразвукът може да получи информацията неинвазивно и много пъти, без неблагоприятен ефект
Може ли сутиен да улови рак на гърдата в ранен стадий? А телефон да открие химически промени в тялото? Може, ако сутиенът е ултразвуков, а телефонът е снабден с молекулен наносензор.
Това са само част от иновациите, обявени за победители в категория “Инженеринг и технологии” на глобалната среща за наука Falling Walls в Берлин в края на миналата година.
“Когато чуете от лекаря: “Ще направим ехографско изследване” хем се надявате да получите по-точна диагноза, хем ви гложди съмнение дали ще е достатъчно прецизна.
Ултразвуковата диагностика има предимствата пред компютърната томография и ядрено-магнитния резонанс,
защото няма радиация. Но без съмнение има и някои ограничения”, казва Канан Дагдевирен от Масачузетския технологичен институт (MIT) пред Falling Walls. Тя се нареди сред победителите в категория “Технологии” със създаването на гъвкаво устройство, което може да “види” извитите повърхности на тялото.
“Сегашните ултразвукови апарати не могат да придобиват изображения върху извити повърхности и големи части от тялото. Те са обемисти, твърдият трансдюсер не може да постигне достатъчен контакт върху меки повърхности на големи площи като рамо или гърди, както и на малки стави като тези на пръсти или на китки. Това не е идеален инструмент за рутинен скрининг на гърдите, не е и преносим”, напомня Дагдевирен.
“Човешката гърда e особено предизвикателство за изследване. Нейната геометрия и деформируемост са силно променливи не само при различните хора, но и в различно време и възраст при един човек. В същото време ракът на гърдата е най-често срещаният рак сред жените, а лезиите обикновено се намират в рамките на дълбочина, достъпна за сонографията”, обяснява Дагдевирен.
Тя се насочва към създаване на гъвкаво ултразвуково устройство, което може да сканира извити повърхности на тялото. Ултразвуковият пластир за гърди е лек и преносим и има потенциал да промени начина, по който лекари и пациенти могат да изследват, откриват и диагностицират рак на гърдата. Освен за лесен неинвазивен скрининг и ранно откриване на този рак иновацията дава възможност за непрекъснато проследяване, особено в райони с ограничени ресурси - човек просто може да “залепи” устройството у дома.
Лична история вдъхновила Дагдевирен да създаде своето изобретение
“Пътуването ми към академичните иновации беше дълбоко персонално, водено от болестите и трагедиите, които засегнаха семейството и приятелите ми. Вдъхновението за гъвкавия сутиен лепенка за ултразвукови изображения дойде по време на битката на леля ми с рак на гърдата в 4-и стадий. Заедно скицирахме устройството, което ще позволи на жените да извършват сканиране на гърдите у дома. Това превърна една обикновена скица в реалност”, разказва изследователката.
Допълнителна мотивация намира във факта, че появата на ракови заболявания между редовните периоди на мамографски скрининг е сериозна празнина. Затова смята за важно да се разработи технология за надлъжно изобразяване на лезии, полезна както за ранно откриване, така и за проследяване на туморите. “Биопсиите осигуряват моментна снимка, но е трудно да се изпълняват постоянно поради тяхната инвазивност и висока цена.
Ултразвукът може да получи информацията неинвазивно и много пъти, без неблагоприятен ефект”, казва иноваторката.
Според Дагдевирен технологията може да се използва и за по-прецизна оценка на туморни тъкани, както и за определяне на ефикасността на прилаганата терапия.
По нейни изчисления приблизително 12 млн. души в света могат да бъдат спасени чрез ранен скрининг на рак на гърдата с помощта на ултразвук в домашни условия, а нивата на преживяемост могат да стигнат и до 98% при ранно откриване. Подобни носими или имплантируеми ултразвукови технологии могат да се създадат и за изследвания на рак на белите дробове, простатата, щитовидната жлеза, бъбреците, мозъка и кожата, оптимистка е Дагдевирен.
Възможно ли е, докато говорите по телефона, да получите съобщение: “Имате химическо отклонение в тялото. Идете на лекар!” Очевидно – да, убеден е Андреас Гюнтнер от Техническия университет (ЕTH) в Цюрих. Той спечели журито с разработката за молекулярен газов сензор, който може да се интегрира на телефона, и да разпознава отклоненията в личните ни химически показатели.
“Съвременните електронни устройства са незаменим инструмент за милиарди хора. Те са способни да направят гласово разпознаване, но не и химическо. Това е изненадващо, защото нашият свят е изграден от молекули, а ние разчитаме в голяма степен на обонянието и вкуса си”, каза Гюнтнер пред Falling Walls. Иноваторът и екипът му се фокусират върху създаване на материали, които
преобразуват химическата информация в електрически или оптични сигнали
Това според тях може да стане чрез наночастици, интегрирани върху малки чипове или пластири. За да го постигнат, те се насочват към справянето с няколко предизвикателства. Едното е разпознаване на “болните” молекули. “Въздухът, който издишаме, и този в затворени помещения са сложни газови смеси, които съдържат стотици типове молекули. Откриването на 1 молекула замърсител сред 1 млрд. други е предизвикателство. Сензорите трябва да идентифицират тези ниски концентрации без намеса на допълнителни вещества. Ние се справяме с това, като проектираме наноструктурирани повърхности с изключително големи площи. 1 грам от нашите наночастици имат площ над 100 кв.м”, обяснява Гюнтнер.
Сензорните наночастици, които екипът създава, са по-малки от 1 нанометър. “Като ги интегрираме в чипове с размер приблизително 1 см, ние поддържаме тяхната сензорна производителност в диапазон, който е съизмерим със съотношението между върха на иглата и диаметъра на Земята”, разказва изследователят. Това се постига чрез полагане на наночастиците върху филм с висока порьозност, положен върху чиповете. Това позволява на молекулите да взаимодействат с наночастиците.
За да тестват своите прототипи на сензори за непрекъснат химичен анализ на издишването, си
сътрудничат с болници по цял свят, в които има пациенти с рак,
затлъстяване, нарушена чернодробна или бъбречна функция. Вече са използвали сензорите за насочване към хранителни режими или откриване на аномалии, свързани с диабета. В партньорство с Европейската космическа агенция интегрирали сензори в слушалки и космически костюми, за да наблюдават дистанционно здравето на астронавтите.
Има обаче ситуации, при които хората са изолирани и не може да се стигне до тях - земетресения, лавини, зони на конфликти. Екипът намира решение и на този проблем – сензорите стават мобилни с помощта на роботи или дронове. Всъщност тъкмо подобни ситуации вдъхновяват Гюнтнер да започне да работи по създаването на молекулярни сензори, базирани на нанотехнологии. Изследователят е убеден, че неинвазивният анализ на дишането чрез молекулярни газови сензори, интегрирани в електронните ни устройства, не само може да помогне за ранно откриване на болести, свързани с токсични вещества, алергени или химически бойни агенти, но може да се използва за опазване на околната среда, безопасност на храните и персонализирано лечение. Неинвазивната диагностика би била особено полезна в страни с ниски доходи и оскъдни медицински ресурси.
- Може ли протеза за ампутирана ръка да усеща топло? Още за иновациите - в следващото приложение “Докторе, кажи”
