Urządzenia 3D drukowane Narzędzia domowe do wykrywania raka i problemów żołądkowo-jelitowych

"To, co stworzyliśmy, to ręczne urządzenie, które poprzez dotykanie tkanki wyodrębnia cząsteczki charakterystyczne dla normalnej lub nowotworowej tkanki" - powiedziała adiunkt w dziedzinie chemii Livia Eberlin. "Następnie analizujemy te cząsteczki za pomocą wysokosprawnego spektrometru masowego i za pomocą uczenia maszynowego i narzędzi programowych dostarczamy chirurgowi przewidywalną diagnozę w czasie krótszym niż 10 sekund."

Analiza przekroju mrożonego nie zawsze 100% dokładne; w rzeczywistości, w przypadku niektórych rodzajów nowotworów, daje niewiarygodne wyniki w 10% do 20% przypadków. Wydrukowany w 3D MacSpec Pen, jak go nazywano, był dokładny w 96,5% przypadków w testach na ponad 250 próbkach raka u ludzi. Może wykrywać raka piersi, tarczycy, płuc, jajników i mózgu do tej pory, a zespół badawczy ma nadzieję rozszerzyć swoje możliwości, aby objąć wszystkie guzy lite. Pióro czeka obecnie na testy kliniczne, które mają się rozpocząć w ciągu najbliższych dwóch miesięcy, a zespół ma wiele nadziei, że może zmniejszyć szanse nawrotu raka.

MacSpec Pen wygrał SXSW Interaktywna nagroda za innowacyjność. To, czy zostanie ono przyjęte na szeroką skalę, zależy od zatwierdzenia przez FDA, a także od kosztów - samo pióro jest tanie i jednorazowe, ale spektrometr masowy to większa inwestycja z góry.

Badania zostały opublikowane w gazecie zatytułowany "Analiza tkanki nieniszczącej w diagnostyce raka ex vivo i in vivo za pomocą ręcznego systemu spektrometrii mas", do której można uzyskać dostęp.

Kolejne drukowane urządzenie 3D pomaga zdiagnozować warunki żołądkowe. < Problemy z żołądkiem i jelitami, takie jak opóźnione opróżnianie żołądka, występują często u pacjentów z takimi chorobami, jak cukrzyca i choroba Parkinsona, a także z urządzeniem opracowanym przez naukowców z University of California San Diego, University of California Berkeley i Rady Children's Hospital. śledzić takie problemy poprzez monitorowanie aktywności elektrycznej w żołądku przez 24 godziny. Pudełko z nadrukiem 3D jest połączone z 10 nadającymi się do noszenia elektrodami, które przyczepiają się do żołądka pacjenta, i pozwala monitorować aktywność żołądkowo-jelitową poza środowiskiem klinicznym, zmniejszając koszty i zwiększając prawdopodobieństwo uchwycenia nieprawidłowych zdarzeń.

"Uważamy, że nasz system rozpali nowy rodzaj leku, w którym gastroenterolog może szybko sprawdzić, gdzie i kiedy część przewodu pokarmowego wykazuje nieprawidłowe rytmy, a co za tym idzie dokładniejsze, szybsze i bardziej spersonalizowane diagnozy".powiedział Armen Gharibans, bioinżynierski doktor habilitowany w UC San Diego.

"Ta praca otwiera drzwi dokładnie monitorując dynamiczną aktywność systemu OG", dodał profesor Bioinżynierii Todd Coleman. "Do tej pory trudno było dokładnie zmierzyć wzorce elektryczne aktywności żołądkowej w sposób ciągły, poza sytuacją kliniczną. Odtąd będziemy mogli obserwować wzorce i analizować je zarówno w zdrowych, jak i cierpiących ludzi, gdy będą się zajmować swoim codziennym życiem. "

Największym wyzwaniem było zaprojektowanie algorytmów rozpoznających i wzmacniających elektryczny układ nerwowy żołądka. sygnałów między innymi hałasem, co jest trudne, ponieważ sygnały elektryczne żołądka są 10 razy słabsze niż serca. Naukowcy byli w stanie opracować algorytmy, które oddzielają te sygnały od innych rzeczy, takich jak aktywność mięśni brzucha i bicie serca. Urządzenie wykonane jest z gotowej elektroniki stosowanej w elektrokardiogramach; elektronika i bateria są następnie zamknięte w pudełku wydrukowanym w 3D i przymocowane do brzucha pacjenta za pomocą elektrod.

Naukowcy pracowali z Dr. Hayatem Mousą, aby przetestować urządzenie u 11 pacjentów pediatrycznych w szpitalu Rady Dzieci w San Diego. Pacjenci ci przechodzili proces zwany manometrią, który polega na wprowadzeniu cewnika przez nos w celu pomiaru ciśnienia w różnych punktach żołądka. Testy wykazały, że mniej inwazyjny monitoring z wydrukowanym polem 3D zapewnia wyniki tak samo rzetelne.

"Od 20 lat praktykuję gastroenterologię dziecięcą i opiekuję się pacjentami. Jedyną metodą oceny ruchliwości żołądkowo-jelitowej jest umieszczenie cewników ruchowych w przewodzie pokarmowym, podczas gdy dzieci są uspokojone lub znieczulone ogólnie "- mówi dr Mousa. "To była długa podróż, omawiająca korzyści wynikające z przeprowadzenia tak inwazyjnej procedury z moimi pacjentami i ich rodzinami. Moim wyzwaniem zawsze było znalezienie testu, który oferuje nieinwazyjną ocenę jelitowego układu nerwowego i jego związku z funkcjonowaniem mózgu.

"Technika przedstawiona w tym artykule jest najlepszym sposobem oceny dzieci z ruchliwością i funkcjonalne zaburzenia GI. Dostarcza informacji bez potrzeby uspokojenia i oferuje elastyczność monitorowania dzieci podczas ich codziennych czynności. Ta procedura zapewnia wygodę bez uszczerbku dla dokładności. Ponadto oferuje opcję oceny reakcji na mózg-jelitinterwencje terapeutyczne, w tym biofeedback i neuromodulacja. "

" Zmiany w trawieniu i zdrowiu żołądka są cechą charakterystyczną dwóch nieudokumentowanych procesów: starzenia się i ciąży ", powiedział Benjamin Smarr, chronobiolog z UC Berkeley. "Jedną z naszych nadziei jest to, że ta technologia pozwoli nam określić ilościowo zmiany zachodzące w tych krytycznych okresach życia. Wpływają na ogromną większość ludzkości i będą teraz mogły badać, co się dzieje, i tworzyć predykcyjne, osobiste aplikacje medyczne oparte na wyprzedzaniu złych zmian. "

Badania opublikowano w artykule zatytułowanym "Metodologia odrzucania artefaktów umożliwia ciągły, nieinwazyjny pomiar aktywności mioelektrycznej żołądka w przedmiotach ambulatoryjnych", do której można uzyskać dostęp. Możesz także dowiedzieć się więcej tutaj