Хранение медицинской информации под кожей от Массачусетского технического института

Исследователи Массачусетского технологического института в 2019 году  разработали новый способ записи истории вакцинации пациента: сохранение данных в виде невидимого невооруженным глазом рисунка красителя, который наносится под кожу одновременно с вакциной.

«В тех регионах, где бумажные карты вакцинации часто теряются или не существуют вообще, а электронные базы данных не слышны, эта технология может позволить быстрое и анонимное выявление истории вакцинации пациентов, чтобы гарантировать вакцинацию каждого ребенка», - говорит Кевин МакХью. бывший постдок Массачусетского технологического института, ныне доцент кафедры биоинженерии в Университете Райса.

Исследователи показали, что их новый краситель, состоящий из нанокристаллов, называемых квантовыми точками, может оставаться под кожей не менее пяти лет, где он излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне, который можно обнаружить с помощью специально оборудованного смартфона.

МакХью и бывший приглашенный ученый Лихонг Цзин являются ведущими авторами исследования , которое сегодня публикуется в журнале Science Translational Medicine . Ана Якленек, научный сотрудник Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха, и Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте, являются старшими авторами статьи.

Невидимая запись

Несколько лет назад команда Массачусетского технологического института приступила к разработке метода записи информации о вакцинации, не требующей централизованной базы данных или другой инфраструктуры. Многие вакцины, такие как вакцина от кори, эпидемического паротита и краснухи (MMR), требуют введения нескольких доз с определенными интервалами; без точных записей дети могут не получить все необходимые дозы.

«Чтобы защититься от большинства патогенов, необходимо несколько вакцинаций», - говорит Якленец. «В некоторых регионах развивающегося мира сделать это может быть очень сложно, поскольку отсутствуют данные о том, кто был вакцинирован и нужны ли им дополнительные прививки».

Чтобы создать децентрализованную медицинскую карту «на пациенте», исследователи разработали новый тип квантовых точек на основе меди, которые излучают свет в ближнем инфракрасном спектре. Диаметр точек составляет всего около 4 нанометров, но они заключены в биосовместимые микрочастицы, которые образуют сферы диаметром около 20 микрон. Эта инкапсуляция позволяет красителю оставаться на месте под кожей после инъекции.

Исследователи разработали свой краситель для нанесения с помощью пластыря с микроиглами, а не с помощью традиционного шприца и иглы. Такие пластыри сейчас разрабатываются для доставки вакцин от кори, краснухи и других болезней, и исследователи показали, что их краситель может быть легко включен в эти пластыри.

Микроиглы, использованные в этом исследовании, сделаны из смеси растворимого сахара и полимера под названием PVA, а также красителя с квантовыми точками и вакцины. Когда пластырь накладывается на кожу, микроиглы длиной 1,5 миллиметра частично растворяются, высвобождая свою полезную нагрузку в течение примерно двух минут.

Благодаря выборочной загрузке микрочастиц в микроиглы, пятна создают на коже узор, невидимый невооруженным глазом, но его можно сканировать с помощью смартфона, у которого удален инфракрасный фильтр. Пластырь можно настроить для нанесения различных рисунков, соответствующих типу доставленной вакцины.

«Возможно, когда-нибудь этот«невидимый»подход создаст новые возможности для хранения данных, биосенсоров и вакцин, которые могут улучшить оказание медицинской помощи, особенно в развивающихся странах», - говорит Лангер.

Эффективная иммунизация

Тесты с использованием кожи трупа человека показали, что модели квантовых точек могут быть обнаружены камерами смартфонов после до пяти лет имитации воздействия солнца.

Исследователи также протестировали эту стратегию вакцинации на крысах, используя пластыри с микроиглами, которые доставляли квантовые точки вместе с вакциной против полиомиелита. Они обнаружили, что эти крысы вырабатывали иммунный ответ, аналогичный ответу крыс, которым вводили традиционную вакцину против полиомиелита.

«Это исследование подтвердило, что включение вакцины с красителем в пластыри с микроиглами не повлияло на эффективность вакцины или нашу способность обнаруживать краситель», - говорит Якленек.

Теперь исследователи планируют опросить медицинских работников в развивающихся странах Африки, чтобы узнать, как лучше всего реализовать этот тип учета вакцинации. Они также работают над увеличением количества данных, которые могут быть закодированы в едином шаблоне, что позволяет им включать такую ​​информацию, как дата введения вакцины и номер партии вакцины.

Исследователи считают, что квантовые точки безопасно использовать таким образом, потому что они инкапсулированы в биосовместимый полимер, но они планируют провести дальнейшие исследования безопасности, прежде чем тестировать их на пациентах.

«Хранение, доступ и контроль медицинских записей - важная тема с множеством возможных подходов», - говорит Марк Праусниц, заведующий кафедрой химической и биомолекулярной инженерии Технологического института Джорджии, который не принимал участия в исследовании. «Это исследование представляет собой новый подход, при котором медицинская карта хранится и контролируется пациентом внутри кожи пациента минимально инвазивным и элегантным способом».

Исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс и грантом поддержки Института Коха (основной) Национального института рака. Среди других авторов статьи - Шон Северт, Маше Круз, Мортеза Сармади, Хапуараччиге Суранги Джаявардена, Коллин Перкинсон, Фридрик Ларуссон, Светлана Роуз, Стефани Томасич, Тайлер Граф, Стефани Ценг, Джеймс Шугарман, Дэниел Власик, Нелстью Петерсон, Мэттью Петерсон. Вуд, Вэнь Тан, Джихён Ём, Джо Коллинз, Филип Велкофф, Ари Карчин, Меган Цзе, Минъюань Гао и Мунги Бавенди.

https://news.mit.edu/2019/storing-vaccine-history-skin-1218