Учёные создали сенсор для отслеживания отторжения органов

Отторжение органов после трансплантации начинается практически незаметно для пациента, вследствие чего многие реципиенты каждый день живут в тревоге, боясь потерять новый орган. Учёные из Северо-Западного университета разработали миниатюрный сенсор, способный зафиксировать признаки отторжения трансплантата на три недели раньше любых актуальных методик, тем самым предоставляя пациенту и его врачам больше времени для вмешательства.

В наше время ожидание органа для пересадки от умершего донора может затянуться на долгие годы. Однако даже долгожданная трансплантация не становится панацеей, ведь с получением нового шанса на жизнь пациентам необходимо пожизненно получать иммуносупрессивную терапию и трепетно отслеживать состояние органа. Увы, несмотря на подавление иммунитета, даже спустя годы организм человека может начать отторгать трансплантат. Потому пациентам необходимо регулярно проходить обследование, которое, к сожалению, не всегда может обнаружить начало процесса отторжения вовремя, а в таких вопросах опоздание даже на пару недель может исключить возможность восстановления гомеостаза и привести больного к необходимости повторной трансплантации. Таким образом, возможность постоянного мониторинга состояния пересаженного органа могла бы стать решающей и дать медикам больше времени для его спасения.

Исследователи из Северо-Западного университета представили крошечный имплантируемый девайс – сенсор размером 0,3 x 0,7 см и толщиной 220 микрон. Этот мягкий датчик располагается непосредственно на органе и отслеживает его температуру, изменения которой служат одним из ключевых признаков воспалительного процесса и прочих процессов, типичных для ранних этапов реакции отторжения. При обнаружении нетипичной температуры устройство отправляет соответствующее уведомление на ближайший смартфон или планшет. Как правило, подобные изменения происходят ещё до начала явных симптомов отторжения, благодаря чему реципиент может раньше обратиться за помощью к медикам. Тем временем при отсутствии подозрительных колебаний температуры пациент получает подтверждение тому, что пересаженный орган работает как положено, а вместе с тем и душевное успокоение.

По словам клинического руководителя исследования, трансплантолога-нефролога Лоренцо Галлона, сегодня основным инструментом мониторинга здоровья пересаженных почек являются анализы крови (креатинин, азот мочевины и пр.). Эти показатели могут меняться под воздействием различных факторов, вследствие чего существует риск ложно положительных или отрицательных результатов. Биопсия тканей пересаженной почки является наиболее точной, но чрезмерно инвазивной процедурой для регулярного мониторинга состояния органа, которая может спровоцировать кровотечение, инфекции и повреждение близлежащих тканей. К тому же подобные анализы имеют довольно продолжительные сроки обработки, и эти сроки могут быть решающими при необходимости экстренного вмешательства.

Разработанный учёными сенсор представляет собой чрезвычайно чувствительный термометр, который может фиксировать минимальные изменения локальной температуры (до 0,004 °C). Хотя температура органов незначительно колеблется в течение дня, при реакции отторжения наблюдаются более значительные и продолжительные скачки. По словам исследователей, повышение температуры всего на 0,6 °C является верным признаком начала реакции отторжения. Помимо температуры, сенсор также может отслеживать параметры кровоснабжения органа, которые также нарушаются при иммунной реакции на трансплантат. Это устройство представляет собой основу из мягкого биосовместимого пластика, на котором размещаются сенсоры, а также небольшая плата с Bluetooth-модулем и батарейкой «таблеткой». Во время трансплантации девайс размещается под фиброзной оболочкой (капсулой) почки, благодаря чему он остаётся на месте при движении пациента. Капсула также удерживает сенсор так, чтобы он сохранял полноценный термальный контакт с тканями органа.

Учёные успешно протестировали датчик на почках лабораторных грызунов. Однако они уверены, что устройство также подойдёт для отслеживания состояния других органов, включая печень и лёгкие. Впрочем, прежде чем подобное приспособление станет широкодоступным для врачей и реципиентов, исследователям предстоит проделать ещё немало работы. По словам эксперта в сфере биоэлектроники Джона Роджерса из Северо-Западного университета, в настоящий момент его команда работает над тестированием методик дистанционной беспроводной зарядки для миниатюрной батарейки сенсора, чтобы найти способ обеспечить его питанием на весь период эксплуатации. Затем сенсор ожидают многочисленные этапы доклинических и клинических испытаний, и лишь в случае успеха всех тестов его смогут одобрить регулирующие органы разных стран.