مادة الاحياء

جهاز استشعار حيوي عالمي ينقذ الأرواح من خلال التتبع في الوقت الفعلي

جهاز استشعار حيوي عالمي ينقذ الأرواح من خلال التتبع في الوقت الفعلي


بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من الأمراض ، يمكن أن يكون التتبع المستمر للحيويات ومستويات الجلوكوز والمواد الكيميائية الأخرى في الجسم أمرًا بالغ الأهمية. طور فريق من الباحثين جهاز استشعار حيوي عالمي للمساعدة في هذه العمليات. يراقب جهاز الاستشعار البيولوجي مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية في مجرى الدم في الوقت الفعلي. يمكن استخدامه حتى لتتبع بعض المواد الكيميائية المتعلقة بالحالات التي تهدد الحياة مثل السرطان أو الجلطة.

[مصدر الصورة: جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا]

قام فريق بقيادة H. Tom Soh ، مهندس كهربائي من جامعة ستانفورد ، بتطوير جهاز Biosensor. تشمل المواد الكيميائية التي يقاسها الجهاز الأنسولين والأدوية

قال سوه "يمكن أن يكون هناك بعض التطبيقات الرائعة".

يجب إعطاء الأدوية مثل المضادات الحيوية ومضادات السرطان بالجرعة الدقيقة وفي غضون فترة زمنية معينة حتى تكون فعالة. إن تناول القليل جدًا أو متأخرًا جدًا يعني أن الدواء سيؤدي إلى عدم فعالية العلاج. ومع ذلك ، فإن الكثير من الدواء يسبب آثارًا جانبية غير مرغوب فيها. يمكن لجهاز الاستشعار البيولوجي تتبع مستويات الدواء في مجرى الدم وإدارة جرعة الدواء المطلوبة حسب الحاجة.

في عام 2013 ، تم استخدام النظام لإدارة تركيزات الميكرومولار من المضادات الحيوية وأدوية العلاج الكيميائي للفئران والبشر. تم تحسين النظام منذ ذلك الحين بواسطة Peter Mage ، باحث Soh لما بعد الدكتوراه ، للتحكم في تركيز الدواء في الحيوانات الحية. يتم تصنيفها على أنها نظام حلقة مغلقة ، وهو نظام تحكم له مسار أمامي ومسار تغذية مرتدة. في هذه الحالة ، يختبر المسار الأمامي تركيز الدواء في مجرى الدم ويغير مسار التغذية المرتدة جرعة الدواء وفقًا لمستويات الدم في الوقت الفعلي.

يتم استخدام جهاز الاستشعار الحيوي حاليًا لإدارة عقار العلاج الكيميائي ، المسمى دوكسوروبيسين ، للأرنب. الدواء يستخدم على نطاق واسع. ومع ذلك ، من الصعب إدارته بالجرعة الصحيحة. إعداد المختبر كالتالي: يقوم النظام بسحب الدم باستمرار من أذن الأرنب. يتم قياس تركيز الدواء في الدم بواسطة جهاز الاستشعار ويتم استخدام البيانات بواسطة نظام التغذية الراجعة لضبط جرعة الدواء المعطاة للأرنب. تُستخدم مضخة قابلة للبرمجة لحقن الدواء في أذن الأرنب الأخرى.

المستشعر قادر حاليًا على العمل لعدة ساعات فقط. يأمل الباحثون في الجهاز في تطوير جهاز يمكن استخدامه للمراقبة طويلة المدى.

يعمل فريق جهاز الاستشعار البيولوجي حاليًا مع أخصائي سرطان الأطفال لتقييم النافذة العلاجية للأدوية المختلفة عند الأطفال. كما يأملون في استخدام الجهاز لتحديد مواقع البروتينات التي ستحذرنا من العدوى المحتملة أو النوبات القلبية أو الأمراض.

جهاز الاستشعار البيولوجي ليس الجهاز البيولوجي الاصطناعي الوحيد الذي يتصدر عناوين الأخبار. منذ بضعة أشهر ، أصبح البنكرياس الاصطناعي مثالًا رئيسيًا على نظام مراقبة نسبة السكر في الدم. يقيس الجهاز المعتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) تلقائيًا مستويات الجلوكوز في الدم كل دقيقتين ويعطي جرعة الأنسولين اللازمة للحفاظ على صحة المريض. يعتبر هذا النوع من الأجهزة حيويًا وقد يساعد في إنقاذ حياة مرضى السكري الحاد.

راجع أيضًا: البنكرياس الاصطناعي الأول في العالم معتمد للتو

بقلم تيري بيرمان


شاهد الفيديو: حل مشكلة سنسور التقارب في شاومي